CZ20022958A3 - Simultaneous determination of multiphase flow rates and concentrations - Google Patents

Simultaneous determination of multiphase flow rates and concentrations Download PDF

Info

Publication number
CZ20022958A3
CZ20022958A3 CZ20022958A CZ20022958A CZ20022958A3 CZ 20022958 A3 CZ20022958 A3 CZ 20022958A3 CZ 20022958 A CZ20022958 A CZ 20022958A CZ 20022958 A CZ20022958 A CZ 20022958A CZ 20022958 A3 CZ20022958 A3 CZ 20022958A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
section
mixture
pipe section
phase
gas
Prior art date
Application number
CZ20022958A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ298873B6 (en
Inventor
Vladimir Drobkov
Vladimir Melnikov
Andrey Shustov
Original Assignee
Nest International N. V.
Vladimir Drobkov
Vladimir Melnikov
Andrey Shustov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nest International N. V., Vladimir Drobkov, Vladimir Melnikov, Andrey Shustov filed Critical Nest International N. V.
Publication of CZ20022958A3 publication Critical patent/CZ20022958A3/en
Publication of CZ298873B6 publication Critical patent/CZ298873B6/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/663Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters by measuring Doppler frequency shift
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/7082Measuring the time taken to traverse a fixed distance using acoustic detecting arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/712Measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02Analysing fluids
    • G01N29/032Analysing fluids by measuring attenuation of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/09Analysing solids by measuring mechanical or acoustic impedance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/024Mixtures
    • G01N2291/02433Gases in liquids, e.g. bubbles, foams
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02809Concentration of a compound, e.g. measured by a surface mass change
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02836Flow rate, liquid level
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02863Electric or magnetic parameters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10Number of transducers
    • G01N2291/105Number of transducers two or more emitters, two or more receivers

Abstract

The present invention relates to a method and a device for measuring volume flow rates of liquid phase components and gas and determination their volume concentrations in a multiphase mixture along a pipeline. Measurements are executed with an ultrasonic system which includes a set of local acoustic transducers arranged in the interior of the pipeline. Each pair of an emitter and a receiver of the transducer forms a sampling volume of a medium being under control. Volume concentrations of mixture components are determined by timing of passage of acoustic pulses through the sampling volume of the medium. Volume flow rates of the mixture components are calculated by measuring phase velocities and volume concentrations in two pipeline divisions with different cross-section areas located in series at a distance one from the other in flow direction.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu a zařízení na stanovení objemových průtokových rychlostí a objemových koncentrací složek kapalné a plynné fáze ve vícefázových směsích kapalina-plyn, jako jsou tekutiny z ropného vrtu, složené z oleje, vody a plynu. Zejména se vynález týká takového způsobu a takového zařízení podle úvodních části nároků 1, resp. 15.The invention relates to a method and apparatus for determining the volumetric flow rates and volumetric concentrations of the liquid and gaseous phase components in multiphase liquid-gas mixtures, such as oil wells composed of oil, water and gas. In particular, the invention relates to such a method and such a device according to the preamble of claims 1 and 2, respectively. 15 Dec

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Výtok, proudící potrubím z ropného vrtu je vlcefázová směs oleje, vody a plynu. Přesné a současné méřenf průtokových rychlosti a objemových koncentrací složek směsi je důležité pro řízení provozu vrtu.The effluent flowing through the oil well line is a wise-phase mixture of oil, water and gas. Accurate and simultaneous measurement of flow rates and volumetric concentrations of mixture components is important to control well operation.

Současné způsoby a zařízení pro měření těchto průtokových vlastností vyžaduji předběžnou separaci plynu ve speciálních separátorech, které jsou nainstalovány v měřících zařízeních na území ropných polt. Tato skutečnost vede ke značným kapitálovým výdajům při provádění takových měření.Current methods and devices for measuring these flow properties require preliminary gas separation in special separators which are installed in metering facilities in the oil field. This leads to significant capital expenditure when making such measurements.

Také jsou známy techniky k měření uvedených vícefázových průtokových vlastností, bez předběžné separace plynné fáze. Tyto způsoby a zařízení jsou založeny na různých fyzikálních principech: rozdíl hustoty a elektromagnetických vlastnosti složek, interakce pomocí gama paprsků a ultrazvukových vln, a jiné.Techniques for measuring said multiphase flow properties without prior gas phase separation are also known. These methods and devices are based on different physical principles: the difference in density and electromagnetic properties of the components, the interaction by gamma rays and ultrasonic waves, and others.

V patentu RU-C-2138023 je uveden způsob a zařízení podle úvodní části nároku 1, resp. 15. V jednom místě v potrubí, kterým procházíRU-C-2138023 discloses a method and apparatus according to the preamble of claims 1 and 2, respectively. 15. At one point in the pipe through which it passes

-2 Upravený list ·· ··· φφ * · • · φφ *-2 Modified sheet ·· ··· φφ * · • · φφ *

φ • φ • φ·· • · φ · φ · φφφ • φ · φ ·· • · φ · φ · φφ

Φ·Φ· vicefázová směs s konstantní průtokovou rychlosti, se tímto způsobem podle dosavadního stavu techniky měří akustická vodivost směsi při přenášení akustických impulsů regulovaným objemem směsi snímačem a počítání těchto impulsů, když jsou přijaty přijímačem, s poměrem přenesených a přijatých impulsů, představujícím množství fáze této směsi. Kromě toho, v každém ze dvou míst se měří doba průchodu impulsu regulovaným objemem, kde uvedená doba se vzájemně koreluje s dobou získanou ze druhého místa, a potom se použije v kombinaci s hodnotou vzdálenosti mezi uvedenými místy, k výpočtu rychlosti. Během kalibrace zařízeni, za použiti čistého oleje a čisté vody, se měřf doby průchodu impulsu regulovaným objemem a použijí se v kombinaci se skutečnou (na původním místě - in šitu) dobou průchodu, uvedeným poměrem množství fáze, uvedenou rychlosti a hodnotou průřezu potrubí, pro výpočet skutečných průtokových rychlosti plynu, oleje a vody.A constant flow rate multiphase mixture, in this prior art, the acoustic conductivity of the mixture is measured when transmitting acoustic pulses by a controlled volume of the mixture through the sensor and counting these pulses when received by the receiver, with the ratio of transmitted and received pulses representing the amount of phase of this mixture. In addition, at each of the two locations, the time of the pulse through the controlled volume is measured, said time being correlated with the time obtained from the second location, and then used in combination with the distance between said locations to calculate the velocity. During equipment calibration, using pure oil and pure water, the pulse throughput rate is measured and used in combination with the actual (in situ) throughput time, indicated by the phase quantity ratio, the indicated velocity and the pipe cross-section value, for calculation of actual gas, oil and water flow rates.

Evropský patent A 0 684 458 uvádi průtokoměr, kde potrubi obsahuje dvě zúžení, kde každé vytváří změnu rychlosti průtoku vzhledem k rychlosti průtoku v místech právě před každým zúžením, respektive v každém zúžení. Pro každé zúženi se měří rozdíl tlaku mezi uvedenými místy. Hodnota objemu V mezi zúženími musí být stanovena předem. Použitím signálů rozdílů tlaku a hodnoty objemu V může být stanovena celková objemová průtoková rychlost. Měřením rozdílu statického tlaku může být stanoveno první přiblížení hustoty p směsi. Další zařízení se používá k vytváření jedné nebo více indikací o složení vlcefázové směsi. Když jsou dány hustoty pOl pw, p9 složek vlcefázové směsi, stanoví se průtokové rychlosti těchto fází. Tímto průtokoměrem podle dosavadního stavu techniky, se samotná rychlost neměří v místech, kde se změnila rychlost směsí, to je v každém zúženi. Ani v místech v nějaké vzdálenosti od tohoto zúžení se neměří rychlost. Místo toho se musí měřit rozdíl tlaku v každém zúžení, aby se z něho stanovila doba, po kterou směs proudí odEuropean Patent A 0 684 458 discloses a flow meter wherein the conduit comprises two constrictions, each of which produces a change in flow rate relative to the flow rate at locations just prior to each constriction or in each constriction. The pressure difference between the points is measured for each constriction. The volume V value between the constrictions must be determined in advance. By using the pressure difference and volume V signals, the total volumetric flow rate can be determined. By measuring the static pressure difference, a first approximation of the density p of the mixture can be determined. Another device is used to generate one or more indications of the composition of the wolf phase mixture. When given density p Ol P W, P 9 components vlcefázové mixture determined flow rates of phases. With this prior art flowmeter, the velocity itself is not measured at the locations where the velocities of the mixtures have changed, i.e. in each constriction. Even at places some distance from this narrowing, speed is not measured. Instead, the pressure difference in each constriction must be measured to determine the length of time the mixture flows from

-3Upravený list jednoho zúženi do druhého zúženi. Z uvedené doby a ze známé vzdálenosti mezi zúženími se vypočítá rychlost.-3Edited sheet of one constriction to the other constriction. From this time and from the known distance between the constrictions, the velocity is calculated.

V patentu US 5,287,752 je popsáno zařízení na stanovení průtokových rychlosti vícefázových tekutin pomoci sady kondenzátorů, umístěných na dvou rovnoběžných deskách, které jsou uspořádány uvnitř vodorovného nebo skloněného potrubí, rovnoběžně se směrem průtoku. Pro stanoveni objemového poměru vody a oleje a části průřezu potrubí, obsahujte! kapalnou fázi, se měří impedance média umístěného v tomto okamžiku v měřicích článcích všech základních kondenzátorů. Rychlost kapalné fáze je stanovena měřením a vzájemnou korelaci impedanci základních kondenzátorů, uložených v maticové řadě, umístěné v části průřezu obsahujíc! kapalnou fázi. Rychlost plynu je stanovena měřením doby průchodu strukturálních deformaci průtoku v horní části potrubí. Objemové průtokové rychlosti uvedených fázi jsou stanoveny tak, že se vezmou v úvahu části průřezu potrubí obsahující kapalnou a plynnou fázi průtoku.U.S. Pat. No. 5,287,752 discloses an apparatus for determining the flow rates of multiphase fluids by means of a set of capacitors disposed on two parallel plates arranged within a horizontal or inclined conduit parallel to the flow direction. To determine the water / oil volume ratio and the cross-section of the pipe, include! the liquid phase, the impedance of the medium placed at the moment in the measuring cells of all the basic capacitors is measured. The velocity of the liquid phase is determined by measuring and correlating the impedance of the basic capacitors embedded in a matrix array located in a section of the cross-section containing the capacitors. liquid phase. The gas velocity is determined by measuring the passage time of the structural deformation of the flow at the top of the pipe. The volumetric flow rates of the phases are determined by taking into account portions of the pipeline cross section containing the liquid and gaseous phases of the flow.

Navržený způsob má omezenou oblast použiti, jelikož může být účinně použit jenom v přerušovaném průtokovém režimu. Kromě toho u tohoto způsobu se neberou v úvahu typ emulse a disperse složek.The proposed method has a limited field of application since it can only be effectively used in an intermittent flow mode. In addition, the type of emulsion and dispersion of the components are not taken into account in this process.

V patentu US 5,367,911 je popsáno zařízení pro snimání chování kapaliny v potrubí, které může být použito jako průtokoměr. Toto měřici zařízeni obsahuje alespoň dva snímače uspořádané v potrubí, kde jeden je zařazen za druhým ve směru po proudu. Snímače mohou obsahovat akustické snímače nebo elektrické snímače vodivosti (nebo odporu). Každý snímač vytváří signál výstupních dat, indikující naměřenou fyzikální vlastnost média, proudícího v příslušných vzorkovacích objemech. Výstupní signály jsou zpracovány v obvodu a jsou podrobeny vzájemné korelaci. Jelikož je vzdálenost mezí senzory známá, provede se výpočet průtokové rychlostí.U.S. Pat. No. 5,367,911 discloses an apparatus for sensing the behavior of a liquid in a pipeline that can be used as a flow meter. The measuring device comprises at least two sensors arranged in a pipeline, one downstream of the other. Sensors may include acoustic sensors or electrical conductivity (or resistance) sensors. Each sensor generates an output data signal indicating the measured physical property of the medium flowing in the respective sample volumes. The output signals are processed in the circuit and correlated. Since the distance between the sensors is known, the flow rate is calculated.

-4Upravený list-4Edited sheet

Avšak autoři tohoto patentu neberou v úvahu, že plynná fáze se pohybuje vzhledem ke kapalné fázi ve vfcefázových průtocích.However, the authors of this patent do not take into account that the gaseous phase moves relative to the liquid phase in the multiphase flow rates.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předložený vynález vytváří způsob a zařízení na stanoveni objemových průtokových rychlostí složek vicefázových směsí v části potrubí, bez předchozí separace plynu.The present invention provides a method and apparatus for determining the volumetric flow rates of components of multiphase mixtures in a portion of a pipeline without prior gas separation.

Předložený vynález zajišťuje měření objemových koncentrací složek vicefázových směsí v části potrubí.The present invention provides for the measurement of the volumetric concentrations of the components of the multiphase mixtures in a portion of a pipeline.

Vynález také vytváří způsob a zařízení na měření shora uvedených vlastností vícefázového média s rozdílnými typy průtoku.The invention also provides a method and apparatus for measuring the aforementioned properties of a multiphase medium with different types of flow.

Vynález zajišťuje získáni spolehlivých dat naměřených vlastnosti výtoků s rozdílnými velikostmi inkluzf plynu.The invention provides reliable data on measured properties of discharges with different gas inclusion sizes.

Kromě toho vynález zaručuje kompaktnost zařízení a jeho snadnou přemfstitelnost.In addition, the invention ensures the compactness of the device and its easy transferability.

Shora uvedených význaků se dosáhne pomocí způsobu na stanovení objemových průtokových rychlostí kapalných a plynných složek u vicefázových směsi, protékajících potrubím, kde podle něho měřici článek průtoku, instalovaný do potrubí, obsahuje dvě sekce potrubí, zvané v popise také úseky potrubí, umístěné v jedné řadě ve směru průtoku, a mající rozdílné plochy průtokového průřezu: F2 = k F! (průměr D2 = Di \'k) k * 1.The aforementioned features are achieved by a method for determining the volumetric flow rates of liquid and gaseous components of a multiphase mixture flowing through a conduit, whereby the flow measuring device installed in the conduit comprises two conduit sections, also known as conduit sections, in the flow direction, and having different flow cross-sectional areas: F 2 = k F! (average D 2 = Di \ 'k) k * 1.

Když je k « 0,5, vyvolává změna plochy průtokového průřezu významnou změnu rychlosti kapalné fáze a odpovídajícím způsobem skutečné rychlosti plynné fáze v měřících úsecích potrubí (ívft1 < vvfl 2), zatímco změna relativní rychlosti inkluzí plynu a skutečné objemové • fc «When k is 0,50.5, the change in flow cross-sectional area causes a significant change in the velocity of the liquid phase and correspondingly the actual velocity of the vapor phase in the pipe measuring sections (iv ft1 <vv fl 2 ),

» • fcfc fcfc ·· fcfctfc • · fc ··· • · · • · · • fc «·· «· fc ♦ · • fcfc fc · • · fcfc ·» fc • fc · • fcfc • fcfc ·· ····Fcfc fcfc fcfctfc fcfcfc fcfc fcfc fcfc fcfc fcfc fcfc ··

-5koncentrace φ plynu ve směsi je nevýznamná. Analýza výpočtu průtokového modelu směsi umožnila odvodit vzorec pro stanoveni objemové průtokové rychlosti kapalné fáze pro vlcefázový průtok, procházejíc! kalibrovanými úseky potrubí:-5 the φ concentration of the gas in the mixture is insignificant. Analysis of the flow model calculation of the mixture made it possible to derive a formula to determine the volumetric flow rate of the liquid phase for the wavelength flow passing through the flow phase. calibrated pipe sections:

Q/ = (k/1 - k) Fí [ wg,2 (1- Φ2) - wg,i (1 - φι)3Q / = (k / 1 - k) F 1 [w g , 2 (1- Φ2) - w g , i (1 - φι) 3

Objemová průtoková rychlost plynu je stanovena následujícím vzorcem:The gas flow rate is determined by the following formula:

Qg = Fí ÍVgJ . <j>1 = F2 Wg,2 . ψ2Qg = F iVgJ. 1 = F2 Wg, 2. ψ2

Skutečné rychlosti plynné fáze wfl, objemových koncentraci φ plynu, objemových koncentrací kapalných složek, jako je voda W a olej (1-W) v kalibrovaných úsecích potrubí, jsou stanoveny pomocí ultrazvukového snímáni vzorových objemů vfcefázového průtoku sadou snímačů, uspořádaných v měřících úsecích potrubí podél rádiusu průtokového průřezu. Tyto snímače slouží jako vysilače a přijímače akustických signálů ve vzorkovacích objemech.Actual gas phase velocities w fl , volumetric concentrations φ of gas, volumetric concentrations of liquid components such as water W and oil (1-W) in calibrated piping sections are determined by ultrasonic scanning of sample volumes in multiphase flow through a set of sensors arranged in piping measuring sections along the radius of the flow cross section. These sensors serve as transmitters and receivers of acoustic signals in sample volumes.

Získané hodnoty lokálních vlastnosti vfcefázového průtoku se potom zprůměrujl přes plochy průřezu měřicích úseků potrubí.The values obtained for the local properties of the phase flow were then averaged over the cross-sectional areas of the pipe measuring sections.

Měřeni skutečné rychlosti plynu se provádí vzájemnou korelaci signálů snímače nebo Dopplerovým způsobem.The actual gas velocity is measured by correlating the sensor signals with each other or by the Doppler method.

Měřeni objemové koncentrace plynu se provádí indikaci akustické vodivosti vzorkovacích objemů média.The measurement of the gas volume concentration is performed by indicating the acoustic conductivity of the sample volumes of the medium.

Ultrazvukové měření objemové koncentrace složek kapalné fáze je založeno na stanoveni doby průchodu akustických impulsů vzorkovacím objemem, jelikož bylo zjištěno, že v tekutině, jako je směs vody a oleje, závisí doba průchodu signálu prakticky lineárně na poměru objemových koncentraci těchto složek, bez ohledu na typ emulse.The ultrasonic measurement of the bulk concentration of the liquid phase components is based on determining the passage time of the acoustic pulses through the sample volume, since it has been found that in a fluid such as a water / oil mixture the signal transit time depends almost linearly on the volume concentration ratio of these components. emulsion.

Zmíněné význaky jsou také vytvářeny zařízením na stanoveni • · ·» ··»· tt · • tttttt tt · • · tttt tt·· tt* v* • tttttt · • tt · · tttt tt • tt « tttt* tttttt tt tttt tttttttt •tt tttt tttt tttt*·Said features are also produced by the device for determining tttttt ttttttt in ttttttttttttttttttttttttttttttt • tt tttt tttt tttt

-6objemových průtokových rychlostí a objemových koncentraci kapalných a plynných složek vlcefázové směsi kapalina-plyn, proudící potrubím, které obsahuje měřici článek průtoku, instalovaný v potrubí. Tento měřicí článek průtoku obsahuje dva úseky potrubí, uspořádané v jedné řadě ve směru průtoku a majíc! rozdílné plochy průtokového průřezu: F2 = k Fi (průměr D2 - Di Vk) k ? 1.- the volumetric flow rates and volumetric concentrations of the liquid and gaseous components of the liquid-gas mixture flowing through the conduit, which comprises a flow measuring cell installed in the conduit. This flow measuring cell comprises two pipe sections arranged in a row in the flow direction and having a plurality of conduits. different cross-sectional areas: F 2 = k Fi (diameter D2 - Di Vk) k? 1.

Změna plochy průtokového průřezu (když k « 0,5), vyvolává významnou změnu rychlosti kapalné fáze a skutečné rychlosti plynné fáze v měřicích úsecích potrubí (%,i < wg2), zatímco změna relativní rychlosti inkluzf plynu a skutečné objemové koncentrace φ plynu ve směsi je nevýznamná. Objemová průtoková rychlost kapalné fáze je stanovena rozdílem součinů skutečné rychlostí wg plynné fáze části úseku potrubí, obsahující kapalnou fázi (1 - φ1) v prvním a ve druhém měřicím úseku potrubí:The change in flow cross-sectional area (when k 0,50.5) causes a significant change in the liquid phase velocity and the actual velocity of the gas phase in the pipeline measurement sections (%, i <w g2 ), while the relative velocity of the gas inclusion mixture is insignificant. The volumetric flow rate of the liquid phase is determined by the product of the actual velocity w g of the gaseous phase of the pipe section containing the liquid phase (1 - φ 1 ) in the first and second pipe sections:

Q, = (k/1-k) F, [ wa>2 (1- φζ) -wfti (1- q>i)]Q, = (k / 1-k) F, [w and> 2 (1- φζ) -w ft i (1- q> i)]

Objemová průtoková rychlost plynu je stanovena následujícím vzorcem: Qfl = Fi Wgj . φι = F2 wft2 . (p2The gas volumetric flow rate is determined by the following formula: Qfl = Fi Wgj. φι = F 2 w ft 2 . (p2

Skutečné rychlosti plynné fáze w9, objemových koncentraci φ plynu, objemových koncentraci kapalných složek, jako je voda W a olej (1-W) v kalibrovaných úsecích potrubí jsou stanoveny pomoci ultrazvukového snímáni lokálních objemů vicefázového průtoku sadou snímačů, uspořádaných v měřicích úsecích potrubí podél rádiusu průtokového průřezu.The actual gas phase velocities w 9 , volume concentrations φ of gas, volume concentrations of liquid components such as water W and oil (1-W) in calibrated piping sections are determined by ultrasonic sensing of local multiphase flow volumes by a set of sensors arranged in the piping measuring sections along radius of flow cross section.

Princip provozu lokálního měřiče rychlosti plynu je založen na stanoveni vzájemné korelace funkce amplitudy signálu snímače akustické vodivosti. Dva snímače jsou umístěny v pevném odstupu, kde jeden je zařazen |ι> ««V* * · · « t ··# • * * • · * a· a*· *The operating principle of the local gas velocity meter is based on determining the correlation of the signal amplitude function of the acoustic conductivity sensor. Two sensors are located at a fixed distance, where one is inserted | ι> «V ·« # # # # # # # • # # # # #

« · * · • * a · a a a·· a · * a* «· • a » • a a • a aaaa· · A a a a a a · · a a a a a a

-7před druhým ve směru proti proudu. Akustický snfmač sestává z vysilače a přijímače ultrazvukových impulsů, vytvářejících akustické znázorněni vzorkovacího objemu. Snímač může být použit jako vysílač a přijímač odražených signálů v režimu „vysílánl-přijímání“.-7Before the other, upstream. The acoustic sensor consists of a transmitter and receiver of ultrasonic pulses, creating an acoustic representation of the sample volume. The transducer can be used as a transmitter and receiver of reflected signals in transmit-receive mode.

Elektroakustický kanál tohoto měřiče pracuje následovně; Napěťové impulsy od impulsového generátoru přicházejí do vysilače, kde jsou převáděny na ultrazvukové impulsy. Po průchodu vzorkovacím objemem jsou přijímány přijímačem, dále jsou převáděny na napěťové impulsy, zesíleny a vystlány do vstupu detektoru špičkové hodnoty, který je řízen vyblraclmi impulsy. Vybfracf impulsy stanov! Časový interval, během něhož je očekáváno přijeti signálu. Napětí na vstupu detektoru špičkové hodnoty je úměrné amplitudě přijatého signálu a je stanoveno ztrátami akustické energie ve vzorkovacím objemu snímače. Výstupní signály detektorů špičkové hodnoty přicházej! do kalkulátoru, která stanov! vzájemnou korelaci nebo autokorelačnf funkci (v případě snímače) a vypočítá skutečnou lokální rychlost plynné fáze nebo kapalné fáze bez plynu.The electroacoustic channel of this meter operates as follows; The voltage pulses from the pulse generator come to the transmitter, where they are converted to ultrasonic pulses. After passing through the sample volume, they are received by the receiver, further converted into voltage pulses, amplified and sent to the peak value detector input, which is controlled by the pulse pulses. Select the pulses of the statutes! The time interval during which signal reception is expected. The voltage at the peak detector input is proportional to the amplitude of the received signal and is determined by the loss of acoustic energy in the sample volume of the sensor. The output signals of the peak value detectors come! to the calculator that sets! correlation or autocorrelation function (in the case of a sensor) and calculates the actual local velocity of the gas phase or the gas-free liquid phase.

Kromě tohoto vysvětleného principu se může použit Dopplerův způsob pro měřen! lokálnf rychlosti plynné fáze snfmánfm média ultrazvukovými impulsy směrovanými proti proudu průtoku. V této variantě jsou také umístěny vysílač a přijímače v měřicích úsecích potrubí.In addition to this explained principle, a Doppler method for measurement can be used! the local velocities of the gas phase by sensing the medium with ultrasonic pulses directed upstream. In this variant, transmitters and receivers are also located in the measuring sections of the pipeline.

Princip provozu měřiče objemové koncentrace plynu je založen na indikaci akustické vodivosti vzorkovacího objemu. Signál od generátoru napěťových impulsů je vystlán do vysílače, sestávajícího z vysílače a vlnovodu. Po provedeni konverze dosáhnou akustické impulsy vzorkovacího objemu pomoci vlnovodu, projdou tímto objemem a přijímacím vlnovodem přicházejí do vysílače, kde jsou převáděny na napěťový signál, který po zesíleni přichází do detektoru špičkové hodnoty. Tvarovač vybíracího impulsu otevře detektor špičkové hodnoty na nějakou • · 99· 9 • Β 99 99 9* • · Β 9999 * β 9 9The operating principle of the gas meter is based on the indication of the acoustic conductivity of the sample volume. The signal from the voltage pulse generator is sent to a transmitter consisting of a transmitter and a waveguide. After the conversion, the acoustic pulses reach the sampling volume through the waveguide, pass through this volume and receive the waveguide into the transmitter, where they are converted into a voltage signal, which after amplification comes to the peak value detector. The pulse former will open the peak value detector at some • 99 · 9 Β 99 99 9 * • Β 9999 * β 9 9

999 99 9999 99 9999 99 99 99 99

9 99« 999999 9 99 99 «999999

099 99 99 99 9999099 99 99 99 9999

-8dobu, zatímco je očekáván příchozí signál. Z detektoru špičkové hodnoty přichází výstupní signál, úměrný amplitudě přijatého signálu, do komparátoru, který porovnává výstupní signál detektoru špičkové hodnoty s rozlišovací úrovni, stanovenou generátorem rozlišovací úrovně. Výstupní signál komparátoru přichází do kalkulátoru, který stanoví objemový obsah plynu v médiu, jako poměr doby přítomnosti plynové fáze ve vzorkovacím objemu, k celkové době měřeni.-8 time while the incoming signal is expected. An output signal proportional to the amplitude of the received signal comes from the peak value detector to a comparator which compares the output signal of the peak value detector to the resolution level determined by the resolution level generator. The output signal of the comparator comes to a calculator which determines the volume content of gas in the medium, as a ratio of the time of gas phase presence in the sample volume to the total measurement time.

Princip provozu ultrazvukového měřiče objemových koncentraci kapalných složek se založen na stanovení doby průchodu ultrazvukových impulsů vfcefázového průtoku, jelikož bylo zjištěno, že v kapalné fázi, jako je směs vody a oleje, závis! doba průchodu signálu prakticky lineárně na poměru objemových koncentrací kapalných složek, bez ohledu na typ emulse. Vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem se zvol! tak, aby se zabránilo průniku velkých inlduzf plynu, o velikosti větší než 1 mm. Napěťové impulsy z generátoru jsou vysílány do ultrazvukového vysilače, který vytváří akustické impulsy. Akustické impulsy procházejí vzorkovacím objemem, jsou přijímány přijímačem a jsou převáděny do napěťového signálu, který je zesilován a je posílán do komparátoru, přičemž je vybírán (strobed). Komparátor se otevře na nějakou dobu, zatímco příjem signálu je očekáván pomoci generátoru vyblraclho impulsu, který zajišťuje vysokou odolnost proti interferenci tohoto schématu. Současně, s vytvářením vysílacích impulsů, se aktivuje schéma, vytvářející trvání impulsu. Toto schéma se zastaví signálem, přicházejícím od výstupu komparátoru. Tak se trvání výstupního signálu rovná době průchodu ultrazvukového signálu od vysílače k přijímače. Potom se impuls převádí do amplitudy signálu a přichází do kalkulátoru, která stanoví objemovou koncentraci složek kapalné fáze.The principle of operation of the ultrasonic volume concentration meter of liquid components is based on the determination of the transit time of the ultrasonic pulses in the phase-flow, since it has been found that in the liquid phase, such as a mixture of water and oil, it depends. signal passage time practically linearly on the ratio of volume concentrations of liquid components, regardless of emulsion type. Choose the distance between the transmitter and receiver! so as to prevent the penetration of large inlduzf gas of a size greater than 1 mm. The voltage pulses from the generator are transmitted to an ultrasonic transmitter that generates acoustic pulses. The acoustic pulses pass through the sample volume, are received by the receiver and are converted into a voltage signal which is amplified and sent to the comparator while being selected (strobed). The comparator opens for some time, while signal reception is expected with the help of a pulse generator that provides high interference immunity to this scheme. Simultaneously, with the generation of the transmit pulses, a pulse duration generating scheme is activated. This scheme is stopped by the signal coming from the comparator output. Thus, the duration of the output signal is equal to the time of passage of the ultrasonic signal from the transmitter to the receiver. Then, the pulse is converted into signal amplitude and entered into a calculator which determines the volume concentration of the liquid phase components.

Procesor působící podle stanovených programů řídí provoz měřičů lokálních průtokových parametrů wg1, ννα2, φ1( <p2, W, zprůměruje tyto • · ΦΦΦΦ ΦΦ ι» * ΦΦ • · 4 «ΦΦΦ · · · · «···· ···· Φ Φ · • « φ φ Φ ·ΦΦ·Φ· Φ ·The processor operating according to the specified programs controls the operation of the local flow rate meters w g1 , νν α2 , φ 1 ( <p 2 , W, averages the following) · 4 ΦΦΦ 4 «ΦΦ ···· Φ Φ · «φ · ΦΦ · Φ · Φ ·

Φ · φφφ «ΦΦΦ «Φ «ΦΦ ΦΦ ΦΦ Φ· ΦΦΦΦΦ · φφφ «ΦΦΦ« Φ «ΦΦ ΦΦ Φ Φ · ΦΦΦΦ

-9parametry přes průřezy měřících úseků potrubí a vypočítá objemové průtokové rychlosti složek kapalné a plynné fáze.-9 parameters across cross-sections of piping measurement sections and calculates the volumetric flow rates of the liquid and gaseous phase components.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Vynález bude blfže osvětlen pomoci výkresu, kde na obr. 1a, 1b je znázorněno uspořádání zařízeni na stanoveni vlcefázové průtokové rychlosti, navržené v rámci tohoto vynálezu, na obr. 2 je znázorněn blokový diagram měřiče lokální rychlosti plynné fáze pro variantu sekvenčního umístění snímačů, na obr. 3 je znázorněn diagram napětí signálu, zpracovaného v blokovém diagramu uvedeného na obr. 2, na obr. 4 je znázorněn typický tvar funkce vzájemné korelace pro výstupní signály detektorů špičkové hodnoty, na obr. 5 je znázorněn blokový diagram měřiče lokální rychlosti plynné fáze pro variantu snímačů uspořádaných do série v režimu „vysílání-příjem“, na obr. 6 je znázorněn diagram napětí signálu, zpracovaného v blokovém diagramu uvedeného na obr. 5, na obr. 7 je znázorněn blokový diagram měřiče lokální rychlosti plynné fáze, pracujícího s párem snímačů v režimu vytváření autokorelačni funkce, na obr. 8 je znázorněn typický tvar autokorelačni funkce pro výstupní signály detektorů špičkové hodnoty, na obr. 9 znázorněn blokový diagram měřiče lokálnf rychlosti plynné fáze, pracujícího s jedním snímačem v režimu „vysílání-příjem“, na obr. 10 je znázorněn diagram napětí signálu, zpracovaného v blokovém diagramu uvedeného na obr. 9, na obr. 11 je znázorněn tvar autokorelačni funkce výstupního signálu detektoru špičkové hodnoty ve variantě použlvajicf jeden snímač, na obr. 12 je znázorněn blokový diagram ultrazvukového Dopplerova měřiče lokální rychlosti plynné fáze, na obr. 13 je znázorněn typický tvar signálů v blokovém diagramu ultrazvukového Dopplerova měřiče rychlosti uvedeného naThe invention will be described in more detail with reference to the drawing, in which Figures 1a, 1b show the arrangement of a device for determining the wavelength flow rate proposed in the present invention, Figure 2 shows a block diagram of a local gas phase velocity meter for a sensor sequential positioning variant; Fig. 3 shows a voltage diagram of the signal processed in the block diagram shown in Fig. 2; Fig. 4 shows a typical cross-correlation function for peak signal detector output signals; and Fig. 5 is a block diagram of a local gas phase velocity meter. for a variant of transducers arranged in series in the "transmit-receive" mode, Fig. 6 shows a signal voltage diagram processed in the block diagram shown in Fig. 5; Fig. 7 shows a block diagram of a local gas phase velocity meter operating with by a pair of sensors in autocorre creation mode Figure 8 shows a typical autocorrelation function for peak signal detector output signals; Figure 9 shows a block diagram of a local gaseous phase velocity meter operating with one transducer in "transmit-receive" mode; Fig. 11 shows the shape of the autocorrelation function of the output signal of the peak value detector in a variant using one sensor; Fig. 12 shows a block diagram of an ultrasonic Doppler meter of the local gas phase velocity 13 shows a typical signal shape in a block diagram of an ultrasonic Doppler speed meter shown in FIG.

9999 • 0 · ··9999 • 0 · ··

0 • 0 • 90 • 0 • 9

9« 99 9 *9 * *9 99 99 9 * 9 * *

9 9 · « 9 9 ·9 9 · «9 9 ·

999999

0 90 9

-10obr. 12, na obr. 14 je znázorněna druhá varianta blokového diagramu ultrazvukového Dopplerova měřiče pro měřeni lokální rychlosti plynné fáze, na obr. 15 je znázorněn diagram napět! signálu, zpracovaného v blokovém diagramu uvedeného na obr. 14, na obr. 16 je znázorněn blokový diagram měřiče obsahu plynu ve vícefázové směsi, na obr. 17 je znázorněn diagram signálu, zpracovávaného v blokovém diagramu měřiče obsahu plynu, na obr. 18 je znázorněn diagram výstupního signálu detektoru špičkové hodnoty, na obr. 19 je znázorněn blokový diagram ultrazvukového měřiče objemových koncentraci kapalných složek, na obr. 20 je znázorněn diagram napětf signálu, zpracovávaného v blokovém diagramu pro měřeni objemových koncentrací kapalné fáze, na obr. 21 je znázorněna druhá varianta blokového diagramu ultrazvukového měřiče objemových koncentraci kapalných složek a na obr. 22 je znázorněn diagram napětf signálu pro druhou variantu blokového diagramu měřiče objemové koncentrace kapalných složek.-10im. 12, FIG. 14 shows a second variant of a block diagram of an ultrasonic Doppler meter for measuring the local velocity of the gas phase; FIG. 14 is a block diagram of a gas meter in a multiphase mixture; FIG. 17 is a diagram of a signal processed in a block diagram of a gas meter; FIG. 18 is a block diagram of a gas meter in a multiphase mixture; 19 is a block diagram of an ultrasonic liquid concentration volumetric meter; FIG. 20 is a signal voltage waveform processed in a block diagram for measuring liquid phase volumetric concentrations; FIG. a variant of a block diagram of an ultrasonic liquid concentration meter, and FIG. 22 is a signal voltage diagram for a second variant of the liquid component volume meter block diagram.

Příklady provedeni wnálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Uspořádání měřícího článku průtoku zařízeni na stanoveni objemových průtokových rychlosti kapalných a plynných složek ve vícefázové směsi je znázorněno na obr. 1a a obr. 1b.The arrangement of the flow cell of a device for determining the volumetric flow rates of liquid and gaseous components in a multiphase mixture is shown in Figures 1a and 1b.

Měřicí článek průtoku je nainstalován do potrubí pomocí přírubových spojení. Měřici článek průtoku obsahuje dva měřicí úseky 1 a 2 potrubí, uspořádané v jedné řadě ve směru průtoku, a mající rozdílné plochy průtokového průřezu: F2 = kFi (průměr D2 = Dt ýk). Pro obr. 1 platí k <1.The flow measuring cell is installed in the pipeline by means of flange connections. The flow measuring cell comprises two piping measuring sections 1 and 2 arranged in a row in the flow direction and having different flow cross-sectional areas: F 2 = kFi (diameter D 2 = D t t). For Fig. 1, k <1.

Změna plochy průtokového průřezu vyvolává významnou změnu rychlosti kapalné fáze a skutečné rychlosti plynné fáze v měřících toto tototo • · • ·«· to toChanging the cross-sectional area causes a significant change in the velocity of the liquid phase and the actual velocity of the gaseous phase in the measurement of this.

• * • to · to • toto · to to to to · to · • to ·· ···· úsecích potrubí s plochami průtokového průřezu F, a F2. Pro zajištěni minimální hydrodynamické poruchy průtoku je přechod od prvního úseku do druhého úseku a zpět do výchozí plochy F, průtokového průřezu potrubí proveden pomoci přechodových úseků 3 a 4 potrubí. Každý snímač 5 a 6 měřiče skutečné rychlosti a měřiče obsahu plynu obsahuje sadu snímačů, umístěných v měřicích úsecích potrubí, podél rádiusů těchto úseků. Snímač 7 měřiče objemové koncentrace kapalných složek obsahuje sadu snímačů umístěných v dutině prvních úseků potrubí. Pro urychleni procesu změny viskóznfho média v objemech snímačů a pro odstranění parafinových usazenin jsou snfmače vybaveny mechanickým Čisticím zařízením nebo elektrickými ohřívači. Snimače jsou nainstalovány tak, aby mohly být odstraněny z měřicích úseků potrubí, například k provádění technické údržby nebo náhrady.Pipe sections with flow cross-sectional areas F, and F 2 . In order to ensure a minimal hydrodynamic flow failure, the transition from the first section to the second section and back to the starting surface F, the flow cross-section of the pipe, is performed by means of the pipe transition sections 3 and 4. Each actual speed meter and gas content meter sensors 5 and 6 comprises a set of sensors located in the measuring sections of the conduit along the radii of these sections. The liquid concentration meter sensor 7 includes a set of sensors positioned in the cavity of the first pipe sections. To speed up the process of changing the viscous medium in the sensor volumes and to remove paraffin deposits, the sensors are equipped with a mechanical cleaning device or electric heaters. The sensors are installed in such a way that they can be removed from the measuring sections of the pipeline, for example for technical maintenance or replacement.

Posuzujme odděleně měřiče vfcefázových průtokových parametrů, které jsou části zařízeni, a výpočetní model průtoku vicefázové směsí, použitý ke stanoveni objemových průtokových rychlosti složek směsi.Consider separately the phase-phase flow meters that are part of the device and the computational model of the flow of multiphase mixtures used to determine the volumetric flow rates of the components of the mixture.

Ke stanoveni průtokových rychlosti fázi se používá výpočetní model směsi kapalina-plyn, kde inkluze plynu různých velikosti představuji plynnou fázi. V rovnicích se používají zprůměrované fyzikální hodnoty.A liquid-gas computational model is used to determine the phase flow rates, where gas inclusions of different sizes represent the gas phase. Averaged physical values are used in the equations.

Skutečná objemová koncentrace plynu v i-tém průřezu průtoku je:The actual volumetric gas concentration in the ith flow cross-section is:

φι = Fe.i/Fi , (1) kdeφι = F e .i / Fi, (1) where

F| = π/4 Dj2 je plocha průřezu i-tého úseku potrubí,F | = π / 4 Dj 2 is the cross-sectional area of the i-th pipe section,

Fgj = φι . Fi je plocha průřezu, obsahující plyn.F g j = φι. Fi is the cross-sectional area containing the gas.

Jelikož F, = Fgj + Fti , kde FZ(i je plocha průřezu, obsahujíc! kapalinu, můžeme misto rovnice (1) napsat:Since F, = F gj + F ti , where F Z (i is the cross-sectional area containing the liquid, we can write equation (1):

<Pi = (2)<Pi = (1)

Wrg.<+ Wj, . Wg.j/ W ,,iW r g. Wg.j / W ,, i

4« 4444 • 14 · ···4 «4444 • 14 · ···

4 4 * · 4 • 4 ···4 4 * 4

4· ·· • 4 · · • · · 44 · 4 · 4 · 4

4 4 444 • 4 · • 4 44 «* ·*4,444 • 4 · • 4,444 «* · *

4 4 44 4 4

4 44 4

4 * 44 * 4

4*44 * 4

4« 44444 «4444

-12kde w r g,i » Q ai / F, je snížená rychlost plynné fáze v i-tém úseku potrubí, kde Q fti je objemová průtoková rychlost plynné fáze v i-tém úseku potrubí;-12kde w r g, i »Q i / F is a reduced velocity of the gas phase in the i-th pipeline divisions, where Q FTI is a volume flow rate of the gas phase in the i-th pipeline divisions;

wrtí = Q h I Fj je snížená rychlost kapalné fáze v i-tém úseku potrubf, kde Q tj je objemová průtoková rychlost kapalné fáze v i-tém úseku potrubf;w r t i = Q h 1 Fj is the reduced liquid phase velocity in the i-th section of the pipelines, where Q ie is the volume flow rate of the liquid phase in the i-th section of the pipes;

= Q aj / Fa,i je skutečná rychlost plynné fáze v i-tém úseku potrubí, kde Qg,j je objemová průtoková rychlost plynné fáze v i-tém úseku potrubí;= Q and j / F a , i is the actual gas phase velocity in the i-th section of the pipe, where Q g , j is the volumetric gas phase velocity in the i-th section of the pipe;

w ,j = Q /j / F / i je skutečná rychlost kapalné fáze v i-tém úseku potrubf, kde Q je objemová průtoková rychlost kapalné fáze v i-tém úseku potrubf; aw, j = Q / j / F / i is the actual liquid phase velocity in the i-th pipeline section, where Q is the volume flow rate of the liquid phase in the i-th pipeline section; and

F a - (1 - <Pi) Γ je plocha průřezu i-tého úseku potrubí; obsahujícího kapalinu.F a - (1 - <Pi) Γ is the cross-sectional area of the i-th pipe section; containing liquid.

Jelikož kromě toho w = v/ ;>, /(1 - φθ a - w w + Wgj'*1 , kde je relativní rychlost plynné fáze v i-tém úseku potrubf, tak dostaneme:Since in addition w = v / ;> , / (1 - φθ and - w w + Wgj '* 1 , where the relative velocity of the gaseous phase is in the i-th section of pipelines, we get:

wffl,i + w,,j + (1 -<Pi) we,iral w f fl, i + w ,, j + (1- <Pi) w e , i ral

Podle experimentálních údajů je relativní rychlost průtoku plynových bublin w α (skupinová rychlost vznášeni vzhůru) spojena se skutečnou objemovou koncentraci pomoci následujícího vztahu:According to experimental data, the relative velocity of the gas bubbles w α (group hover velocity) is associated with the actual volume concentration by means of the following relation:

/ (1 - Φι) (4) kde w «, je průměrná rychlost jednotlivé bubliny vznášející se vzhůru ·« »·· • «9 • 9 ··· · · • · * • 9 999/ (1 - Φι) (4) where w «, is the average velocity of a single bubble floating upwards« 9 9 9 999 9 · 9 · 9 999

9 · 9 • · · · » · 9999 · 9 • 999 ·

9 9 • 9 999 • 9 99

9 9 9 • 9 9 • 9 · ·· ···*9 9 9 • 9 9 • 9

-13v nekonečném kapalném médiu .-13 in an endless liquid medium.

Skutečné rychlosti wgi a wa2 v měřicích úsecích potrubí jsou spojeny s relativními rychlostmi následovně:The actual velocities w g iaw a2 in the measuring sections of the piping are associated with the relative velocities as follows:

We.1 =W,,1 +Wn* a =wt2 +ννα2^ (5)We.1 = W ,, 1 + Wn * a = w t2 + νν α2 ^ (5)

Odečtením první rovnice (5) od druhé rovnice (5) dostaneme následujíc! rovnici:Subtracting the first equation (5) from the second equation (5) yields the following! equation:

Wft2 -Wfti = Aw„ = (Wlt2 - Wv) + (vV* -Wg.r· ) (6) která může být napsána v této formé:W ft2 -W ft i = Awn = (W lt 2 -Wv) + (vV * -Wg.r ·) (6) which can be written in the following form:

Awa = v//,2/(1 -φζ) - Vl/ ,j/(1 -<pi) + wfte [1/(1 - 93) -1/(1 - φθ ] (7)Aw a = v //, 2 / (1 -φζ) - V L /, j / (1 - <pi) + w fte [1 / (1-93) -1 / (1 - φθ] (7)

Za předpokladu, že máme následující vztah F2 = k Fi, kde k / 1, a když vezmeme v úvahu, že v/ /, = Q Al / Fj, dostaneme:Assuming we have the following relation F 2 = k Fi, where k / 1, and taking into account that in / /, = Q Al / Fj, we get:

Q/ 1-q>i We,» 1-q>iQ / 1-q> i We, 1-q> i

--[-----1] +--[--1] (8)- [----- 1] + - [-1] (8)

F i (1 - φθ k (1 - Φ2) 1 - <Pi 1 <p2 jelikož Q Q/.F i (1 - φθ k (1 - Φ2) 1 - <Pi 1 <p2 since Q Q /.

Ze vztahů (3) a (4) vyplývá, že ^ = ννΓαι / (wr&i + ) (9)From relations (3) and (4) it follows that ^ = νν Γ αι / (w r & i +) (9)

Když se provedou příslušné transformace a vezme se v úvahu, že QftřQe, dostaneme:When the appropriate transformations are performed and considering that Qft QQe, we get:

·«*« • · · • ··· * ··· • « ι 9*9«9 * 9

-141/φ, = 1+Q//Qe + F| /Qo (10)-141 / φ = Q 1 + Q // E + F | / Q of (10)

Dosazením hodnoty QB = Fj cpi w α i , kde w ft i a q>j jsou naměřené hodnoty, dostaneme;By substituting the value Q B = Fj cpi w α i, where w ft i and q> j are the measured values, we get;

1 Q/ Wg„1 Q / Wg '

- = 1+ ~ (----- +---) (11) <Pi <Pi Fj Wg, i Vťftj- = 1+ ~ (----- + ---) (11) <Pi <Pi Fj Wg, i V tftj

Q/ Wg,„ kde od <pi = 1-------- (12)Q / W g , "where from <pi = 1 -------- (12)

Fj W g. t W ft iFj W g. T W ft

Proto Q, = Fj [ w^i (1 - <pi) - Wg,» ] (13)Therefore Q = Fj [w ^ i (1 - <pi) - Wg, »] (13)

Mělo by být poznamenáno, že v případě stacionární kapaliny (Q/ = 0) vyplývá ze vzorce (13) následující vztah: w a » - w „ / (1 - φι), což se shoduje s definici relativní rychlosti (4), takže v tomto případě wa,i = wfti rel It should be noted that in the case of a stationary liquid (Q / = 0), the following formula follows from formula (13): w a »- w '/ (1 - φι), which coincides with the definition of relative velocity (4), so in this case w a , i = w fti rel

Ze vzorce (13) vyplývá, žeIt follows from formula (13) that:

Q/= Fi [ Wg.1 (1 -φι) (14) aQ / = Fi [Wg.1 (1-h) (14) a

Q/= F2 [ Wg,2 (1 -Φ2) - Wg.] (14)Q / = F 2 [Wg, 2 (1-2) - Wg.] (14)

Když máme vyrovnané vztahy (14) a (15), a když vezmeme v úvahu, že F2 = k Fi , kde k r 1, dostaneme:When we have equations (14) and (15), and considering that F 2 = k Fi, where kr 1, we get:

Q/ = Fi [ Wg,2 (1 - φ2) - i (1 - φι) j k/ (1 - k) (16)Q / = Fi [Wg, 2 (1 - φ 2 ) - i (1 - φι) jk / (1 - k) (16)

9* »*««10 * »*« «

9 9 99 9 9

9 99 9

9 9 *9 9 *

9 ·9 ·

99999999

-15Tak je objemová průtoková rychlost kapalné fáze v kalibrovaných úsecích potrubí stanovena podle vztahu (16) z naměřených skutečných rychlostí a objemových koncentrací plynné fáze v prvním a ve druhém měřícím úseku potrubí. Jestliže F2 = 0,5 Fj , z výrazu (16) se stane:Thus, the volumetric flow rate of the liquid phase in the calibrated pipe sections is determined according to (16) from the measured actual velocities and the volume concentrations of the gas phase in the first and second measurement sections of the pipe. If F 2 = 0,5 Fj, expression (16) becomes:

Q/- Fi [ ινβ>2 (1-92) - ιναι (1-gn) ] (17)Q / - Fi [ιν β> 2 (1-92) - ιν α ι (1-gn)]

Kromě toho by mělo být poznamenáno, že jestliže φι - ψ2 - 0, urči měřiče rychlosti akustickou nehomogennost kapalné fáze a tedy odpovídajícím způsobem i rychlosti Wjj a wí2 . Tak se vztah (16) transformuje do vzorce Q, = Fí . W/j, a jestliže Φι = φ2 = 1, zaujme tento vztah tvar Q, = 0.Furthermore, it should be noted that if the φι - ψ2 - 0 certainly speedometers acoustic inhomogeneity of liquid phase and, therefore, correspondingly, the speed Wjj aw I2. Thus, the relation (16) is transformed into the formula Q1 = F1. W / j, and if Φι = φ 2 = 1, this relation assumes the form Q, = 0.

Objemové průtokové rychlosti složek kapalné fáze jsou stanoveny vzorci:The volumetric flow rates of the liquid phase components are determined by the formulas:

Q«.= Q/(1-W) a Ctw=Q, .W (18) kde W je objemová koncentrace vody v emulzi. Objemová průtoková rychlost plynné fáze je stanovena následujícím vztahem:Qt = Q / (1-W) and Ct w = Q, W (18) where W is the volume concentration of water in the emulsion. The gas flow rate is determined by the following formula:

Qg = Fi . φι - ννα2 . F2 . <p2 (19)Qg = Fi. φι - νν α 2. F 2 . <p2 (18)

Na obr. 2 je znázorněn blokový diagram ultrazvukového měřiče lokální rychlosti w g plynně fáze vlcefázové směsi. Obvod měřiče zahrnuje: generátor napěťových impulsů 8, první snímač 9, zapojený do série s generátorem 8, a obsahující vysilač 10 a přijímač 11. (mezera mezi nimi vytváří první vzorkovací objem 12), první zesilovač 13 a první detektor 14 špičkové hodnoty, který je vybírán. Následující prvky jsou zapojeny do série s generátorem 8: druhý snímač 15, obsahující vysílač 16 a přijímač 17 (mezera mezi nimi vytváří druhý vzorkovací objem 18), druhý zesilovač • 0 000« • 0 »*FIG. 2 is a block diagram of an ultrasonic local velocity meter w g of the gaseous phase phase mixture. The meter circuit comprises: a voltage pulse generator 8, a first sensor 9 connected in series with the generator 8, and comprising a transmitter 10 and a receiver 11. (a gap between them forms a first sample volume 12), a first amplifier 13 and a first peak value detector 14 is selected. The following elements are connected in series with the generator 8: a second sensor 15 comprising a transmitter 16 and a receiver 17 (the gap between them forms a second sample volume 18), a second amplifier • 0 000 «• 0» *

00

00

0 0 · · • 0 0· ·000 0 · · 0 0 · 00

00

0 ·00 0 0 40 k 0 0 0 k 0 0 k 0 0 k 0 ·0 · 00 0 0 40 to 0 0 0 to 0 0 to 0 0 to 0 ·

000·000 ·

-1619 a také druhý detektor 20 špičkové hodnoty, který je vybírán. Kromé toho je s generátorem 8 spojen tvarovač 21 zpožděných vybíraclch impulsů a první a druhý detektor 14 a 20 špičkové hodnoty. Uvedené špičkové detektory jsou spojeny s kalkulátorem 24, resp, s displejem 25 pomocí prvního a druhého analogově digitálního konvertoru (ADC) 22 a 23.-1619 and also a second peak value detector 20 that is selected. In addition, the delay picker former 21 and the first and second peak value detectors 14 and 20 are connected to the generator 8. Said peak detectors are connected to the calculator 24 and / or the display 25 by means of the first and second ADCs 22 and 23 respectively.

Snímače 9 a 15 jsou umístěny v potrubí tak, aby průtok procházel nejdříve jedním vzorkovacím objemem, například objemem 18, a potom druhým objemem, například objemem 12. Rozměry snímačů jsou voleny tak, aby vyvolávaly minimum poruch průtoku (průměr snímačů < 3 mm). Vzdálenost δ mezi vysilačem a přijímačem činí až asi 2 mm a vzdálenost / mezi dolní a homf dvojicí snímačů se rovná 3 až 5 mm. Vlnovody první a druhé dvojice snímačů v rovině snímače jsou umístěny vzájemně kolmo, což také zlepšuje hydrodynamiku průtoku.The sensors 9 and 15 are located in the pipeline so that the flow passes first through one sample volume, for example volume 18, and then through a second volume, for example volume 12. The sensor dimensions are chosen to cause minimum flow disturbances (sensor diameter <3 mm). The distance δ between the transmitter and the receiver is up to about 2 mm and the distance / between the lower and the homf pair of sensors is 3 to 5 mm. The waveguides of the first and second sensor pairs in the sensor plane are positioned perpendicular to each other, which also improves the flow hydrodynamics.

Ultrazvukový měřič lokální rychlosti pracuje následovně. Napěťové impulsy od generátoru 8 jsou přenášeny do vysilačů 3 a 9, jsou transformovány na ultrazvukové impulsy a procházejí vzorkovacími objemy 12 a 18, potom jsou přijímány přijímači U a 17, transformovány na napěťový signál, zesilovány zesilovači 13 a 19 a přenášeny do detektorů 14 a 20 špičkové hodnoty, které jsou vybírány. Současně s přenášením ultrazvukových impulsů, jejichž doba průchodu je stanovena vzdáleností mezi vysílačem a přijímačem pevným kmitočtem impulsů, přicházejí vyblrací impulsy do vybíraclch vstupů detektorů 14 a 20 špičkové hodnoty. Vybíracf impulsy zapínají detektory špičkové hodnoty do aktivního stavu. V důsledku toho se na výstupech detektorů špičkové hodnoty vytvářejí hladiny napětí, úměrné amplitudám přijatých akustických signálů (viz diagram napětí, znázorněný na obr. 3). Po analogově digitální konverzi v ADC 22 a ADC 23 se napěťové signály přenášejí do kalkulátoru 24, který vypočítá funkci vzájemné korelace (CCF) pro přijaté akustické signály a znázorni ji na displeji 25.The ultrasonic local speed meter operates as follows. The voltage pulses from the generator 8 are transmitted to the transmitters 3 and 9, transformed into ultrasonic pulses and passed through the sample volumes 12 and 18, then received by the receivers U and 17, transformed into a voltage signal, amplified by amplifiers 13 and 19 and transmitted to detectors 14 and 20 peak values that are selected. Simultaneously with the transmission of ultrasonic pulses, the passage time of which is determined by the distance between the transmitter and the receiver at a fixed pulse frequency, the pulsation pulses arrive at the selection inputs of the peak value detectors 14 and 20. The pulse selector switches the peak value detectors into the active state. As a result, voltage levels are generated at the peak value detector outputs, proportional to the amplitudes of the acoustic signals received (see voltage diagram shown in FIG. 3). After the analog-to-digital conversion in ADC 22 and ADC 23, the voltage signals are transmitted to a calculator 24 which calculates the cross-correlation function (CCF) for the received acoustic signals and displays it on the display 25.

4*4 · • 4 • ·»· • •4 • 4 «V *4 4 «4 44 * 4 · 4 · 4 · 4 4 5 4

4 «4 «

4 44 4

44444444

-17Z důvodu nespojité struktury představuje vícefázová smés akusticky nehomogenní médium. Proto bude kolísat amplituda přijatých signálů. Akustické dtfuzéry (většina z nich jsou inkluze plynu, vytvářejíc! hlavní přínos k difúzi ultrazvukových impulsů) vyvolávají kolísání, nejdříve, když procházejí druhým vzorkovací objem. V důsledku toho se mění amplituda výstupního signálu ve druhém detektoru 20 špičkové hodnoty, a potom s určitým zpožděním, které se rovná době, v níž akustický difuzér prochází od druhého vzorkovacího objemu do prvního vzorkovacího objemu τ, a také se mění amplituda výstupního signálu v prvním detektoru špičkové hodnoty 14. Statistická data akumulace výstupních signálů detektorů špičkové hodnoty zajišťuji vytváření maxima CCF, jejf souřadnice v časové ose se rovná τ. Tak je stanovena lokální rychlost plynu výrazem:Because of the discontinuous structure, the multiphase mixture is an acoustically inhomogeneous medium. Therefore, the amplitude of the received signals will vary. Acoustic diffusers (most of which are gas inclusions, making a major contribution to the diffusion of ultrasonic pulses) cause fluctuations, first as they pass through the second sample volume. As a result, the amplitude of the output signal in the second peak value detector 20 changes, and then with a delay equal to the time the acoustic diffuser passes from the second sample volume to the first sample volume τ, and also the amplitude of the output signal in the first peak value detector 14. Statistical data of the accumulation of output signals of peak value detectors ensures the creation of a maximum CCF whose coordinate in the timeline equals τ. Thus the local gas velocity is determined by the expression:

Wg = //T kde l je vzdálenost mezi prvním a druhým vzorkovacím objemem.W g = // T where l is the distance between the first and second sampling volume.

Typický tvar funkce vzájemné korelace je znázorněn na obr. 4.A typical shape of the cross-correlation function is shown in Figure 4.

Také je možná jiná varianta akustického snimáni vícefázové směsi měřenfm lokální rychlosti plynu. V tomto případě se používají dva akustické snímače, umístěné do série, které pracují v režimu „vysíláni - příjem“. Zobrazení takového řešení je uvedeno na obr. 5.Another variant of acoustic sensing of the multiphase mixture by measuring the local gas velocity is also possible. In this case, two acoustic sensors placed in series are used, which operate in transmit-receive mode. An illustration of such a solution is shown in Fig. 5.

V této variantě sestává měřič rychlosti ze dvou identických eiektroakustických kanálů, z nichž každý obsahuje následující prvky, zapojené do série: akustický snímač 26, zesilovač 13, detektor 14 špičkové hodnoty, který je vybírán (sřroóed), analogově digitální konvertor (ADC) 22 a také elektrický impulsový generátor 8, spojený se snímačem 26 pomoci rezistoru 27 vzorkovacího objemu, a tvarovač 21. zpožděných vybíracích impulsů. Tvarovač 21 je spojen svybíracím vstupem detektoru špičkové hodnoty 14. Výstupy kanálů jsou spojeny s kalkulátorem 24 a potom s displejem 25.In this variant, the velocity meter consists of two identical electroacoustic channels, each comprising the following elements connected in series: an acoustic sensor 26, an amplifier 13, a peak value detector 14 to be selected (chrome), an analogue digital converter (ADC) 22, and also an electric pulse generator 8 coupled to the sensor 26 by means of a sample volume resistor 27, and a delayed withdrawal pulse former 21. The former 21 is connected to the peak input of the peak value detector 14. The channel outputs are connected to the calculator 24 and then to the display 25.

• φ «φ φ• φ «φ φ

φ · φ φ φφ · φ φ φ

φ φφ φφ φφφ • φ • φφφ φ •φ φ φ • • • •

• ΦΦ φ• ΦΦ φ

φφφ •φφφ •

• Φ φφ φφ φ φ φ φ φ φ φ φφφ φφφ φφ φφφφ• Φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ

-18Akustické snímače jsou umistény v potrubí tak, aby průtok 28 postupně procházel vzorkovacím objemem druhého kanálu.The acoustic sensors are positioned in the duct so that the flow 28 gradually passes through the sample volume of the second channel.

Měřič pracuje následovně. Elektrické impulsy z generátoru 8 jsou přenášeny do akustického snímače 26, kde jsou transformovány na ultrazvukové signály a vysílány do průtoku 28. Potom se část akustické energie odráží od difuzérů média a přichází zpět ke snímači 26, zesiluje se zesilovačem 13 a přenáší se do detektoru 14 špičkové hodnoty, přičemž se vybírá. Současně se zpožděný vybíracl impuls od tvarovače 21 přenáší do vybíraciho vstupu detektoru 14 špičkové hodnoty (viz diagram napětí na obr. 6). Rezistor 27 provádí odpojeni výstupu generátoru 8 a vstupu zesilovače 13. Na výstupu detektoru 14 špičkové hodnoty se vytváří hladina napětí, úměrná amplitudě přijatého signálu. Doba zpoždění vybíraciho impulsu to vzhledem k impulsu generátoru 8 (viz obr. 6) je nastavena tak, že se vezme v úvahu doba průchodu ultrazvukového signálu od snímače do vzorkovacího objemu a zpět.The meter works as follows. The electrical pulses from the generator 8 are transmitted to the acoustic sensor 26 where they are transformed into ultrasonic signals and transmitted to the flow 28. Then, some of the acoustic energy is reflected from the medium diffusers and returns to the sensor 26, amplified by amplifier 13 and transmitted to the detector 14 peak values while being selected. At the same time, the delayed pulse pulse from the former 21 is transmitted to the peak input of the peak value detector 14 (see voltage diagram in FIG. 6). The resistor 27 disconnects the output of the generator 8 and the input of the amplifier 13. At the output of the peak value detector 14 a voltage level is generated, proportional to the amplitude of the received signal. The pick-up delay time this relative to the pulse of the generator 8 (see FIG. 6) is set taking into account the time of passage of the ultrasonic signal from the sensor to the sample volume and back.

Amplituda signálu na výstupu detektoru špičkové hodnoty kolísá podle výskytu akustických difuzérů ve vzorkovacím objemu. Jelikož difuzóry nejdříve procházej! vzorkovacím objemem prvního snímače a potom vzorkovacím objemem druhého snímače, vytváří se maximum jejich CCF. Souřadnice τ tohoto maxima v časové ose je stanovena dobou průchodu difuzorů od prvního snímače ke druhému snimači. Rychlost difuzérů obsažených v médiu, je stanovena následujícím vzorcem:The amplitude of the signal at the peak detector output varies with the presence of acoustic diffusers in the sample volume. Because the diffusers first go through! with a sample volume of the first sensor and then a sample volume of the second sensor, the maximum of their CCF is generated. The coordinate τ of this maximum in the time axis is determined by the time of diffusers passing from the first sensor to the second sensor. The rate of diffusers contained in the medium is determined by the following formula:

w„ = //t kde / je vzdálenost mezi prvním a druhým snímačem.w „= // t where / is the distance between the first and second sensors.

Pro výpočet procházejí signály CCF od výstupů detektorů špičkové hodnoty prvního a druhého kanálu skrze ADC do kalkulátoru 24. Výsledky výpočtů jsou znázorněny na displeji 25.For calculation, the CCF signals from the first and second channel peak value detector outputs pass through the ADC to calculator 24. The calculation results are shown in display 25.

···· ····· ·

* 000 • 0 00* 000 • 0 00

0 0 0 0· 0000 0 0 0 · 000

0 00 0

0 00 0

000 ·000 ·

00 •0 00 0 0 0 ·00 • 0 00 0 0 0 ·

0 0 • 0 00 0 0 0 0

0 0 •0 00000 0 0 0000

-19Kromě shora popsané varianty je také možné vytvořit měřič lokálni rychlosti plynu, použitím snímače s párem vysilačů a přijímačů akustických signálů, a umístěných také v potrubí. Vysílač a přijímač jsou umístěny vzájemně proti sobě a vytvářejí vzorkovací objem. Vzdálenost mezi nimi je zvolena tak, aby směs volně protékala vzorkovacím objemem. Průchodem akustického difuzéru štěrbinou se tlumí ultrazvukový signál po dobu, která se rovná průchodu difuzéru vzorkovacím objemem. Na základě těchto skutečnosti je vyvářena autokorelačnt funkce výstupních signálů, a je stanovena doba průchodu difuzéru vzorkovacím objemem. Zobrazeni této varianty měřiče lokální rychlosti plynu je znázorněno na obr. 7. V tomto případě obsahuje obvod prvky, zapojené do série: elektrický impulsový generátor 8, vysílač |0, akusticky spřažený s přijímačem 11, zesilovač 13, detektor 14 špičkové hodnoty, který je vybírán (sfrobed), analogové digitální konvertor (ADC) 22, kalkulátor 24 a displej 25. Generátor 8 je také spojen prostřednictvím tvarovače 21 zpožděných vyblracích impulsů s vybiracím vstupem detektoru špičkové hodnoty. Prostor mezi vysilačem W a přijímačem H představuje vzorkovací objem 12.In addition to the above-described variant, it is also possible to provide a local gas velocity meter using a sensor with a pair of acoustic signal transmitters and receivers, and also located in the pipeline. The transmitter and receiver are positioned opposite each other to form a sample volume. The distance between them is selected so that the mixture flows freely through the sample volume. Passing the acoustic diffuser through the slot attenuates the ultrasonic signal for a time equal to the passage of the diffuser through the sample volume. Based on these facts, the autocorrelation function of the output signals is generated, and the diffuser passage time through the sample volume is determined. An illustration of this variant of the local gas velocity meter is shown in Fig. 7. In this case, the circuit comprises elements connected in series: electric pulse generator 8, transmitter 10, acoustically coupled to receiver 11, amplifier 13, peak value detector 14 which is The generator 8 is also coupled via the delayed pulse pusher 21 to the pickup input of the peak value detector. The space between the transmitter W and the receiver H is a sample volume of 12.

Měřič rychlosti pracuje následovně. Elektrické impulsy přicházej! od generátoru 8 do vysílače W, jsou transformovány na ultrazvukové signály a vzorkovacím objemem 12 přicházejí do přijímače H, potom do zesilovače 13 a do detektoru 14 špičkové hodnoty. Současné jsou vysílány vyblracl impulsy od tvarovače 21, zpožděné na dobu šířeni signálu od vysílače k přijímači, do vyblraclho vstupu detektoru špičkové hodnoty. Napět! od vstupu detektoru 14 špičkové hodnoty, úměrné amplitudě přijatého signálu, se přenáší do ADC 22, potom do kalkulátoru 24 a displeje 25. Když průtok obsahuje difuzéry akustického signálu s velikostí částic menší než vzorkovací objem, každý difuzér pronikající do vzorkovacího objemu bude vyvolávat kolísáni amplitudy přijatého signálu. Pro první přiblížení se doba kolísáni amplitudy rovná době průchodu *· ···· • · · • · ·· » · · · • · · ·· «·« ·· • · · • ♦ · • · • ♦ «♦ ·· ··« »· ·« ♦· • t · · t · · • · ♦ · • · · ·« ·♦··The speed meter works as follows. Electric impulses come! from the generator 8 to the transmitter W, they are transformed into ultrasonic signals, and the sampling volume 12 comes to the receiver H, then to the amplifier 13 and to the peak value detector 14. Simultaneously, pulse pulses are sent from the former 21, delayed for the signal propagation time from the transmitter to the receiver, to the pulse input of the peak value detector. Tension! from the peak detector input 14, proportional to the amplitude of the received signal, it is transmitted to ADC 22, then to calculator 24 and display 25. When the flow includes acoustic signal diffusers with a particle size smaller than the sample volume, each diffuser penetrating the sample volume will cause amplitude variation received signal. For the first approach, the amplitude fluctuation time is equal to the passage time * · ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ · · T t t t t t t t t t t · · · ·

-20difuzéru vzorkovacím objemem. Autokorelační funkce stanovuje průměrnou dobu pro statistické vzorkováni dat. Typický tvar autokorelační funkce je znázorněn na obr. 8. Lokální rychlost plynu tak může být vypočítána vzorcem:-20 diffuser with sample volume. The autocorrelation function determines the average time for statistical data sampling. A typical shape of the autocorrelation function is shown in Fig. 8. The local gas velocity can thus be calculated by the formula:

wg= dlxi kde d je lineární rozměr piezoelektrické destičky ve směru průtoku, τι je hlavni šířka smyčky autokorelační funkce (obr. 8).w g = dlxi where d is the linear dimension of the piezoelectric plate in the flow direction, τι is the main loop width of the autocorrelation function (Fig. 8).

Také je možná ještě jedna varianta měřiče mfstnf rychlosti plynu. Její technické provedení je znázorněno na obr. 9. V této variantě obsahuje obvod měřiče rychlosti následujíc! prvky zapojené do série: akustický snímač 26, zesilovač 13, detektor 14 špičkové hodnoty, který je vybírán, analogově digitální konvertor 22, kalkulátor 24 a displej 25, a také generátor 8, spojený pomoci rezistoru 27 se snímačem 26, a spojený pomocí tvarovače 21 zpožděných vybfracich impulsů s vybfraclm vstupem detektoru 14 špičkové hodnoty. Snimač 26 je umístěn v potrubí tak, aby vícefázový průtok 28 protínal akustické pole snímače 26 kolmo na směr průtoku.Another variant of the local gas velocity meter is also possible. Its technical embodiment is shown in Fig. 9. elements connected in series: acoustic sensor 26, amplifier 13, peak value detector 14 to be selected, analogue digital converter 22, calculator 24 and display 25, as well as a generator 8 coupled by means of a resistor 27 to the sensor 26, and connected by a former 21 delayed disintegration pulses with disintegration input of the peak value detector 14. The transducer 26 is disposed within the conduit such that the multiphase flow 28 intersects the acoustic field of the transducer 26 perpendicular to the flow direction.

Měřič pracuje následovně. Napěťové impulsy z generátoru 8 jsou přenášeny rezistorem 27 do snímače 26, kde jsou transformovány na akustické signály a vysílány do průtoku 28, kolmo kjeho směru. Část akustické energie se odráží od akustických difuzérů vlcefázového média (jejich hlavni části jsou inkluze plynu) a vrací se do snímače 26, kde je transformována na elektrické signály, které pomoci zesilovače 13 přicházejí do detektoru 14 špičkové hodnoty. Současně je přenášen zpožděný vybíracl impuls od tvarovače 21 do vybíracfho vstupu detektoru 14 špičkové hodnoty (viz diagram napětí, znázorněný na obr. 10).The meter works as follows. The voltage pulses from the generator 8 are transmitted by a resistor 27 to a sensor 26 where they are transformed into acoustic signals and transmitted to a flow 28 perpendicular to its direction. Some of the acoustic energy is reflected from the acoustic diffusers of the wolf-phase medium (the main parts of which are gas inclusions) and returns to the sensor 26, where it is transformed into electrical signals that come through the amplifier 13 to the peak value detector 14. At the same time, a delayed pulse pulse from the former 21 is transmitted to the pickup input of the peak value detector 14 (see the voltage diagram shown in FIG. 10).

Rezistor odpojí výstup generátoru 8 a vstup zesilovače 13. NapěťováThe resistor disconnects the output of generator 8 and the input of amplifier 13. Voltage

-21 ·· ·« ·· ·· *· ·· «*i I··· ·»·· ' · «.· ····♦* · (( ( » · · ·«· · · » · • « ( o · · · · · (( ((( «· ·· ·· ((·· amplituda výstupu detektoru 14 špičkové hodnoty je úměrná amplitudě přijatého signálu.-21 · «· * * ((((((((((((((((((((( The amplitude of the output of the peak detector 14 is proportional to the amplitude of the received signal.

Doba zpožděni vybfraclho impulsu to vzhledem k impulsu generátoru 8 (viz obr. 10) je nastavena podle doby průchodu ultrazvukového signálu od snímače 26 do vzorkovacího objemu a zpět.The delay time of the refractory pulse with respect to the pulse of the generator 8 (see FIG. 10) is set according to the time of passage of the ultrasonic signal from the sensor 26 to the sample volume and back.

Amplituda signálu na výstupu detektoru špičkové hodnoty kolísá podle eventuality akustických difuzérů ve vzorkovacím objemu. Pro první přiblíženi se doba kolfsání rovná době průchodu difuzéry vzorkovacím objemem. Za podmínky, že velikosti difuzérů jsou mnohem menši než velikost vzorkovacího objemu, může být lokální rychlost plynu určena autokorelacl signálů vzorcem:The signal amplitude at the peak value detector output varies according to the eventual acoustic diffusers in the sample volume. For the first approximation, the collapse time is equal to the diffusion time of the diffuser through the sample volume. Provided the diffuser sizes are much smaller than the sample volume size, the local gas velocity can be determined by autocorrelating the signals with the formula:

w0 = d/τι kde d je lineám! rozměr piezoelektrické destičky ve směru průtoku, -q je hlavni šířka smyčky autokorelačnf funkce (obr. 11).w 0 = d / τι where d is lines! the dimension of the piezoelectric plate in the flow direction, -q is the main loop width of the autocorrelation function (Fig. 11).

Kromě shora popsaných variant je také možné jiné provedeni ultrazvukového měřiče lokální rychlosti plynu použitím Dopplerova způsobu stanoveni rychlosti. V tomto případě jsou vysilač a přijímač s lineárním rozměrem do 3 mm nastaveny v kalibrovaném úseku potrubí, vzájemně proti sobě, pod pevným úhlem. Obvod měřiče je znázorněn na obr. 12. Měřič obsahuje generátor 8 elektrických impulsů, spojený s vysilačem 10. Přijímač H je spojen pomoci zesilovače 13 s fázovým detektorem - násobičem 29. Následujíc! prvky jsou zapojeny do série s výstupem detektoru 29: filtr 30 dolní propusti, druhý zesilovač 31, kalkulátor 32 spektra signálu a displej 25. Signál je následovně zpracováván v měřicím obvodu. Po odrazu vysílaných ultrazvukových kmitů od akustických difuzérů průtoku přicházejí akustické signály do přijímače 1_1, jsou transformovány na napěťové signály, jsou přenášenyIn addition to the variants described above, another embodiment of an ultrasonic local gas velocity meter using a Doppler velocity determination method is also possible. In this case, the transmitter and receiver with a linear dimension of up to 3 mm are set at a fixed angle to each other in the calibrated section of the pipe. The meter circuit is shown in FIG. 12. The meter comprises an electrical pulse generator 8 coupled to a transmitter 10. The receiver 11 is coupled to a phase detector-multiplier 29 via an amplifier 13. the elements are connected in series with the output of the detector 29: a low pass filter 30, a second amplifier 31, a signal spectrum calculator 32, and a display 25. The signal is then processed in the measuring circuit. After reflection of emitted ultrasonic vibrations from acoustic flow diffusers, acoustic signals come to receiver 11, are transformed into voltage signals, are transmitted

-22pomocí zesilovače 13 do prvního vstupu fázového detektoru 29 Napěťový signál od generátoru 8 je vystlán do druhého vstupu fázového detektoru 29. Od výstupu fázového detektoru 29 jsou nízkofrekvenční signály posílány pomoci filtru 30 a zesilovače 31. do kalkulátoru 32, kde je stanoven Dopplerův kmitočet úměrný přibližné rychlosti akustických difuzérů snímači, a potom se vypočítá lokálnf rychlost plynu. Výsledky zpracování se posílají do displeje 9. Signál zpracování v obvodu je znázorněn na obr. 13.A voltage signal from the generator 8 is output to the second input of the phase detector 29. From the output of the phase detector 29, the low frequency signals are sent via the filter 30 and the amplifier 31 to the calculator 32 where the Doppler frequency is proportional the approximate velocities of the acoustic diffusers by the sensors, and then the local gas velocity is calculated. The processing results are sent to the display 9. The processing signal in the circuit is shown in FIG. 13.

Jiná varianta technického provedeni ultrazvukového Dopplerova měřiče lokálnf rychlosti plynu je znázorněna na obr. 14. Vysilač a přijímač s lineárními rozměry do 3 mm jsou také uspořádány v kalibrovaném úseku potrubí, vzájemně proti sobě, pod pevným úhlem. Měřici obvod měřiče obsahuje generátor 8 napěťových impulsů, spojený s vysílačem 10. Přijímač ti je spojen pomoci zesilovače 13 s fázovým detektorem násobičem 29, jeho výstup je spojen se „vzorkovacím-ukládacím“ blokem 30. Druhý vstup fázového detektoru 29 je připojen ke generátoru 8. Vstup „vzorkovač ího-ukládacího“ bloku 30 je spojen s generátorem 8 pomoci tvarovače 21 zpožděných vyblraclch impulsů. Výstup bloku 30 je spojen s kalkulátorem 32 a potom s displejem 25.Another variant of the technical design of the ultrasonic Doppler gas local gas velocity meter is shown in Fig. 14. A transmitter and receiver with linear dimensions up to 3 mm are also arranged in a calibrated section of the pipe, facing each other, at a fixed angle. The meter circuit comprises a voltage pulse generator 8 coupled to a transmitter 10. The receiver t1 is connected via an amplifier 13 to a phase detector multiplier 29, its output being coupled to a &quot; sampling-storage &quot; block 30. The second input of the phase detector 29 is connected to generator 8 The input of the "storage-sampler" block 30 is coupled to the generator 8 by the delayed pulse pulse former 21. The output of block 30 is coupled to calculator 32 and then to display 25.

Měřič pracuje následovně. Napěťové impulsy od generátoru 8 jsou přenášeny do vysilače 10 a vyvolávají akustické impulsy, šiřicf se v opačném směru k průtoku. Impulsy odražené od akustických difuzérů, hlavně od plynových bublin, přicházejí do přijímače 11. a pomocí zesilovače 13 jsou přenášeny do prvního vstupu fázového detektoru násobiče 29. Vysokofrekvenční signál od generátoru 8 je postlán do druhého vstupu detektoru 29. Nízkofrekvenční signál od generátoru 8 je posílán do „vzorkovaclho-ukládacího“ bloku 30, který zaznamenává signál na svém vstupu v okamžicích, stanovených časovou polohou zpožděného vybiraclho impulsu od tvarovače 21. Spektrální zpracováni signálu odThe meter works as follows. The voltage pulses from the generator 8 are transmitted to the transmitter 10 and generate acoustic pulses, propagating in the opposite direction to the flow. The pulses reflected from the acoustic diffusers, mainly from the gas bubbles, arrive at the receiver 11. and via amplifier 13 are transmitted to the first input of the phase detector of the multiplier 29. The high frequency signal from the generator 8 is sent to the second input of the detector 29. to a &quot; sampling-storing &quot; block 30 that records a signal at its input at times determined by the delay position of the delayed pulse from former 21. Spectral signal processing from

0* ··· • · · · «9« · 00 * ··· • · · «9« 0

9 99 9

999 • 9 00 0» • 99 9 9 09 9999 • 9 00 0 »

9 9 9 9 9 99 9 9 9 9

9 099 9 0 9 99,099 9 0 9 9

9 # 9 9 9# 9 9 9

99 ·9 999999 · 9,999

-23„vzorkovacího-ukládacího“ bloku 30 se provádí v kalkulátoru 32, kde je izolován Dopplerův kmitočet, úměrný přibližné rychlosti akustických difuzérů snímači, a vypočítá se lokální rychlost plynu. Výsledky zpracováni jsou znázorněny na obr. 15.23 of the &quot; sampling-storage &quot; block 30 is performed in the calculator 32 where the Doppler frequency is proportional to the approximate velocity of the acoustic diffusers by the sensors, and the local gas velocity is calculated. The processing results are shown in FIG. 15.

Ultrazvukový měřič obsahu plynu (viz obr. 16) obsahuje generátor 8 napěťových impulsů, zapojený do série s vysilačem 10, který je akusticky spřažen s přijímačem H, zesilovač 33 a detektor 34 špičkové hodnoty, který je vybírán. Generátor 8 je také spojen s vybíracím vstupem detektoru 34 špičkové hodnoty pomoci tvarovače 35 zpožděných vybfracích impulsů. Výstup detektoru špičkové hodnoty je spřažen s přfmým vstupem prvního komparátoru 36, s inverzním vstupem druhého komparátoru 37 a s kalkulátorem 24. Výstupy komparátorů 36 a 37 jsou také spojeny s kalkulátorem 24 a potom s displejem 25. Inverzní vstup prvního detektoru špičkové hodnoty a přímý vstup druhého detektoru špičkové hodnoty jsou spojeny s prvním nastavovacím zařízením 38 napětí, resp. se druhým nastavovacím zařízením 39 napětí. Vysílač 10 a přijímač H jsou upevněny vzájemně proti sobě, a vytvářej! vzorkovači objem 40.The ultrasonic gas meter (see FIG. 16) comprises a voltage pulse generator 8 connected in series with a transmitter 10 that is acoustically coupled to a receiver 11, an amplifier 33, and a peak value detector 34 to be selected. The generator 8 is also coupled to the pick-up input of the peak value detector 34 by means of the delay pulse diverter 35. The peak value detector output is coupled to the direct input of the first comparator 36, the inverse input of the second comparator 37, and the calculator 24. The outputs of the comparators 36 and 37 are also coupled to the calculator 24 and then to the display 25. the peak value detector is connected to the first voltage adjusting device 38, respectively. with a second voltage adjusting device 39. The transmitter 10 and the receiver 11 are mounted against each other, and form! sample volume 40.

Měřič pracuje následovně. Kolmé napěťové impulsy vytvářené generátorem 8, jsou transformovány vysílačem 10 na ultrazvukové impulsy, které jsou vysílány do vzorkovacího objemu 40, dorazí k přijímači 11, jsou transformovány na napěťové impulsy a přenášeny pomoci zesilovače 33 do detektoru 34 špičkové hodnoty. Diagram zpracováni signálu v prvcích obvodu měřiče je znázorněn na obr. 17. Na výstupu detektoru 34 Špičkové hodnoty se vytváří hladina úměrná amplitudě signálu přijatého v okamžiku vstupu zpožděného vybiraciho impulsu.The meter works as follows. The perpendicular voltage pulses generated by the generator 8 are transformed by the transmitter 10 into ultrasonic pulses, which are transmitted to the sample volume 40, arrive at the receiver 11, transformed into voltage pulses, and transmitted via amplifier 33 to the peak detector 34. The signal processing diagram of the meter circuit elements is shown in FIG. 17. At the peak value detector output 34, a level proportional to the amplitude of the signal received at the time of the delayed withdrawal pulse input is generated.

Tato amplituda přijatého signálu je stanovena objemovou koncentrací plynu ve vzorkovacím objemu 40. Když je vzorkovací objem naplněn kapalinou bez inkluzí plynu, je amplituda přijatého signálu na maximu a hladina napětí na vstupu detektoru 34 špičkové hodnoty je vyšši než napětí «* »♦This amplitude of the received signal is determined by the gas volume concentration in the sample volume 40. When the sample volume is filled with liquid without gas inclusions, the amplitude of the received signal is at maximum and the voltage level at the input of the peak detector 34 is higher than the voltage.

II ♦ • · • · · tII t • · · · t

-24nastavovacího zařízení 38 (U1). To vyvolává uvedeni komparátoru 36 do činnosti a vytvářeni jednotlivého logického signálu na jeho výstupu. Logický signál se posílá do kalkulátoru 24 a je posuzován kalkulátorem 24 jako situace s objemovou koncentraci plynu φ - 0 (viz obr. 18). Velikosti inkluzf plynu ve skutečném vícefázovém průtoku jsou rozdílné a mohou být menši nebo větší než velikost vzorkovacího objemu 40. Když velikost bublin nebo plynových ucpávek přesáhne velikost vzorkovacího objemu, je šířeni ultrazvukových impulsů totálně zablokováno, amplituda přijatého signálu se zmenši na minimum, vymezená hladinou šumu, a hladina napětí na výstupu detektoru 34 špičkové hodnoty je také minimální a je nižší než napětí nastavovacího zařízeni 39 (U2). V tomto případě se uvede do činnosti komparátor 37 a vytváří jednotlivý logický signál, posuzovaný kalkulátorem 24 jako situace s objemovou koncentraci plynu φ = 1.-24 adjusting device 38 (U1). This causes the comparator 36 to operate and generate a single logic signal at its output. The logic signal is sent to calculator 24 and is judged by calculator 24 as a situation with a gas volume concentration φ - 0 (see Figure 18). The gas inclusion sizes in the actual multiphase flow are different and may be smaller or larger than the sample volume size 40. When the size of the bubbles or gas plugs exceeds the sample volume size, ultrasonic pulse propagation is totally blocked, the amplitude of the received signal is reduced to a minimum , and the voltage level at the output of the peak detector 34 is also minimal and is lower than the voltage of the adjusting device 39 (U2). In this case, comparator 37 is actuated and produces a single logic signal, assessed by calculator 24 as a situation with a gas volume concentration φ = 1.

Když jsou velikosti plynových bublin menši než velikost vzorkovacího objemu 40, amplituda výstupního signálu detektoru 34 špičkové hodnoty se pohybuje od U1 do U2 (víz obr. 18) a je popsána následujícím vztahem:When the gas bubble sizes are smaller than the sample volume size 40, the peak signal detector output signal amplitude 34 ranges from U1 to U2 (see Fig. 18) and is described as follows:

U = U ™* exp (- k. nb . db 2) (20) kdeU = U ™ * exp (-k. N b . D b 2 ) (20) where

U ™* je amplituda signálu, kde kapalná fáze plni řízený objem, k je součinitel úměrnosti, stanovený geometrickými rozměry snímače, ultrazvukových kmitočtem, atd., nb je koncentrace plynových bublin, db je průměr plynových bublin.U ™ * is the signal amplitude where the liquid phase fills the controlled volume, k is the proportionality factor, determined by the geometric dimensions of the sensor, ultrasonic frequencies, etc., n b is the concentration of gas bubbles, d b is the diameter of the gas bubbles.

Když vezmeme v úvahu, že koncentrace bublin ve vzorkovacím objemu se průběžně měn! následkem prouděni směsi, amplituda signálu také kolísá. Počet bublin ve vzorkovacím objemu je stanoven Poissonovým zákonem. Takže velikost průměrné hodnoty přijatého signálu a jehoWhen we consider that the concentration of bubbles in the sample volume is constantly changing! due to the flow of the mixture, the amplitude of the signal also varies. The number of bubbles in the sample volume is determined by Poisson's law. So the magnitude of the average value of the received signal and its

-25hodnoty rozptylu nb a db se vypočítají za použití známého matematického modelu kalkulátorem 24. Objemový obsah plynu je stanoven podle vzorce;The scattering values n b and b are calculated using a known mathematical model by calculator 24. The volume gas content is determined according to the formula;

nd3 1 ψ3 = N-- - (21)nd 3 1 ψ3 = N-- (21)

V kde V je vzorkovací objem,Where V is the sample volume,

N = nb · V je počet bublin ve vzorkovacím objemu.N = n b · V is the number of bubbles in the sample volume.

Koncentrace plynné fáze v případě měnitelného složeni ínkluzí plynu v průtoku je stanovena následujícím vztahem;The concentration of the gaseous phase in the case of a variable gas inclusion composition in the flow is determined by the following formula;

1 + 13 ψ3 (22)1 + 13 ψ3

T - 11 + 12+ 13 je doba zprůmérovánl, kde tí je časový úsek, kde inkluze plynu nejsou obsaženy ve vzorkovacím objemu,T-11 + 12+ 1 3 is the averaging time, where t is the time period where gas inclusions are not contained in the sample volume,

12 je časový úsek, kde inkluze plynu tvořené v bublinami velkého průměru a také plynové ucpávky jsou obsaženy ve vzorkovacím objemu,1 2 is the period of time where gas inclusions formed in large diameter bubbles as well as gas plugs are contained in the sample volume,

13 je časový úsek, kde jsou malé bubliny obsaženy ve vzorkovacím objemu. 13 is the time period where small bubbles are contained in the sample volume.

Velikost vzorkovacího objemu se voli podle podmínek technického provedeni nebo použiti snímače, zpravidla je velikost menši než 1 mm3.The size of the sample volume is chosen according to the conditions of the technical design or the use of the sensor, usually less than 1 mm 3 .

Blokový diagram ultrazvukového měřiče objemových koncentraci kapalných složek je znázorněn na obr. 19. Měřicí obvod měřiče obsahuje generátor 8 napěťových impulsů a následující prvky zapojené do série; vysilač 10, akusticky spřažený s přijímačem H, zesilovač 41, první • * 1 f « «A block diagram of an ultrasonic volumetric meter for the liquid concentration of liquid components is shown in FIG. 19. The meter circuit comprises a voltage pulse generator 8 and the following elements connected in series; transmitter 10, acoustically coupled to receiver H, amplifier 41, first • * 1 f ««

I fI f

-26komparátor 42, první prvek 2& 43, první RS klopný obvod 44, druhý prvek 2& 45, druhý RS klopný obvod 46 a konvertor 47 „trváni amplitudy. Generátor 8 je také spojen stvarovačem 48 zpožděných vyblracích impulsů a se druhými vstupy RS klopných obvodů 44 a 46. Druhý vstup prvního komparátoru 42 je spřažen s nastavovacím zařízením 49 napětí. Výstup zesilovače 41 je spojen se druhým komparátorem 50. jeho vstup je spřažen se druhým vstupem druhého prvku 2& 45. Výstup tvarovače 48 zpožděných vyblracích impulsů je spojen se druhým vstupem prvního prvku 2&43.26 comparator 42, first element 2 & 43, first RS flip-flop 44, second element 2 & 45, second RS flip-flop 46 and amplitude duration converter 47. The generator 8 is also coupled by the delayed pulse diverter 48 and the second inputs of the flip-flop circuits 44 and 46. The second input of the first comparator 42 is coupled to the voltage adjusting device 49. The output of the amplifier 41 is coupled to the second comparator 50. its input is coupled to the second input of the second element 2 & 45. The output of the delayed pulse former 48 is coupled to the second input of the first element 2 & 43.

Vysílač a přijímač 10 a 11 jsou namontovány v přístrojovém tělese 51, vzájemně proti sobě, přičemž vytvářejí vzorkovací objem 52.The transmitter and receiver 10 and 11 are mounted in the instrument body 51, opposing each other, forming a sample volume 52.

Přístrojové těleso 51 je vybaveno ohřívačem 53 a prvkem 54 na mechanické Čištění vzorkovacího objemu 52.The instrument body 51 is equipped with a heater 53 and an element 54 for mechanically cleaning the sample volume 52.

Ultrazvukový měřič objemové koncentrace pracuje následovně. Pravoúhlé napěťové impulsy vytvářené generátorem 8 jsou transformovány na ultrazvukové impulsy vysílačem 10. Po průchodu vzorkovacím objemem 52 dosáhnou přijímače 11 a jsou transformovány na elektrické impulsy. Potom přichází signál pomoci zesilovače 41 do přímého vstupu prvního komparátoru 42.The ultrasonic volumetric meter works as follows. The rectangular voltage pulses generated by the generator 8 are transformed into ultrasonic pulses through the transmitter 10. After passing through the sample volume 52, they reach the receivers 11 and are transformed into electrical pulses. Then, the signal comes through the amplifier 41 to the direct input of the first comparator 42.

Současně s posíláním napěťového impulsu se přepne první RS klopný obvod 44 na stav „nula a druhý RS klopný obvod 46 na stav jedna“,At the same time as the voltage pulse is sent, the first RS flip-flop 44 switches to the "zero" state and the second RS flip-flop 46 to the one-state,

Jelikož opačný vstup komparátoru 42 je spojen s nastavovacím zařízením 49 napětí, nastane uvedení komparátoru 42 do provozu, když amplituda přijatého signálu přesáhne nastavené napětí. Impulsy od výstupu z komparátoru 42 jsou přenášeny do S-vstupu prvního RS klopného obvodu 44 pomoci prvního prvku 2& 43, který je vybírán (strobed) impulsy z výstupu tvarovače 48 zpožděných vyblracích impulsů a přepnou ho na stav jedna“ (viz diagram napětí na obr. 20). Časové spojení je stanoveno dobou šíření ultrazvukových impulsů od vysílače 10 « ·· · * 4 • ··· « ·· ♦ • ·Since the opposite input of the comparator 42 is coupled to the voltage adjuster 49, the comparator 42 is brought into operation when the amplitude of the received signal exceeds the set voltage. The pulses from the output of the comparator 42 are transmitted to the S-input of the first RS flip-flop 44 by the first element 2 & 43, which is picked up (strobed) pulses from the output of the delayed pull-out pulverizer 48. 20). The time connection is determined by the time of propagation of the ultrasonic pulses from the transmitter 10 «·· · * 4 • ···« ·· ♦ • ·

-27do přijímače 11. Použiti zpožďovacího prvku vylučuje chybné uvedeni měřiče do provozu, určené elektrickými a akustickými šumy.-27 to the receiver 11. The use of a delay element avoids erroneous commissioning of the meter, determined by electrical and acoustic noise.

Jelikož jeden ze vstupů druhého komparátoru 50 je spojen s uzemňovacím drátem, vytváří napěťové impulsy vždy, když amplituda přijatého signálu protne značku „nula“, a tak se zafixuje i slabý signál (viz obr. 20). Výstupní signál komparátoru nezávist na amplitudě přijatého signálu.Since one of the inputs of the second comparator 50 is coupled to a ground wire, it generates voltage pulses each time the amplitude of the received signal crosses the "zero" mark, thus fixing a weak signal (see Figure 20). The output signal of the comparator does not depend on the amplitude of the received signal.

Signál z výstupu prvního RS klopného obvodu 44 přenášený na jeden ze vstupů druhého prvku 2& 45 umožňuje průchod signálu skrze ného od druhého komparátoru 50, který indikuje, že přijatý signál protnul značku „nula. Prvni protnuti značky „nula“ vyvolá uvedeni druhého RS klopného obvodu 46 do činnosti, takže se přepne na stav „nula“. Takto vytvořené napéťové impulsy máji trváni úměrné době průchodu ultrazvukových impulsů od vysilače 10 do přijímače U a nezávisejí na amplitudách ultrazvukových impulsů. Potom jsou tyto impulsy transformovány v konvertoru 47 na amplitudu signálu úměrně době jejich trvání, kde signál je přenášen do kalkulátoru a monitoru.The signal from the output of the first RS flip-flop 44 transmitted to one of the inputs of the second element 2 & 45 allows the signal passed through from the second comparator 50 to indicate that the received signal has crossed the "zero" mark. The first intersection of the "zero" mark causes the second RS of the flip-flop 46 to operate so that it switches to the "zero" state. The voltage pulses thus formed may last in proportion to the ultrasonic pulse passage time from the transmitter 10 to the receiver U and do not depend on the amplitudes of the ultrasonic pulses. Thereafter, these pulses are transformed in the converter 47 into a signal amplitude proportional to their duration, where the signal is transmitted to the calculator and the monitor.

Ve druhé variantě ultrazvukového měřiče objemových koncentraci kapalných složek (viz obr. 21) je nastavovací zařízeni napětí provedeno jako detektor 55 špičkové hodnoty, který je vybírán (strobed) (viz obr. 21). Jeho vstup je spojen s výstupem zesilovače 41 a vybíraci vstup je spřažen se vstupem tvarovače 48 zpožděných vybiracich impulsů a výstup detektoru 55 špičkové hodnoty je spojen se druhým vstupem prvního komparátoru 42 pomocí děliče 56 napěti.In a second variant of the ultrasonic volume concentration meter of the liquid components (see FIG. 21), the voltage adjusting device is configured as a peak value detector 55 that is selected (strobed) (see FIG. 21). Its input is coupled to the output of the amplifier 41 and the selection input is coupled to the input of the delayed pulse former 48 and the output of the peak value detector 55 is coupled to the second input of the first comparator 42 by a voltage divider 56.

Nastavovací zařízeni napěti pracuje následovně. Napěťový signál od zesilovače 41 je přenášen do detektoru 55 špičkové hodnoty. Současně s časovým zpožděním, stanoveným dobou průchodu ultrazvukových impulsů od vysilače 10 do přijímače H. přichází signál od tvarovače 48 zpožděných vybiracich impulsů do jeho vybíracího vstupu (viz obr. 22).The voltage adjusting device operates as follows. The voltage signal from the amplifier 41 is transmitted to the peak value detector 55. Simultaneously with the time delay, determined by the ultrasonic pulse passage time from the transmitter 10 to the receiver H., a signal from the delayed pulse former 48 comes to its pickup input (see FIG. 22).

• » ·• »·

-28V důsledku toho, napěťový potenciál, který se rovná maximální hodnotě amplitudy signálu, je vytvářen na výstupu detektoru 55 špičkové hodnoty. Napěťový signál, který prošel děličem 56 napětí, je tlumen, takže je zaručeno bezpečné uvedení prvního komparátoru 42 do provozu, ve vybrané půlvlně signálu odchylkami vlivem změn řízených vlastnosti média a teploty a následkem stárnuti prvků měřicího obvodu, atd.Consequently, a voltage potential equal to the maximum value of the signal amplitude is generated at the output of the peak value detector 55. The voltage signal that has passed through the voltage divider 56 is attenuated so that a safe commissioning of the first comparator 42 is ensured in the selected half-wave signal by deviations due to changes in the medium and temperature controlled properties and aging of the measurement circuit elements, etc.

Použiti nastavovacího zařízeni napětí umožňuje automaticky podpořit úroveň uváděni komparátoru do činnosti významnými (10 násobnými) změnami tlumení signálu v určeném médiu, například při nebezpečném výskytu plynových bublin ve vzorkovacím objemu, změnou disperse složek a z jiných důvodů.The use of a voltage adjuster allows the comparator activation to be automatically supported by significant (10-fold) signal attenuation changes in the specified medium, for example in the presence of hazardous gas bubbles in the sample volume, change in component dispersion, and other reasons.

Provoz měřičů lokálních hodnot w Βι1 , φι , φ2 a W je řízen procesorem podle nastaveného programu. Tímto procesorem se také provádí zprůměrovánf Času a průřezu kalibrovaných úseků potrubí, shora uvedených hodnot. Procesorem jsou kromě toho stanoveny objemové průtokové rychlosti složek vícefázového průtoku, jako je kapalina, olej, voda a plyn Q,, 0^, Qw, Qg , podle vzorců (16,18,19).The operation of the local value meters w 1ι1 , φι, φ 2 and W is controlled by the processor according to the set program. This processor also performs averaging of the time and cross-section of the calibrated pipe sections, as described above. The processor is furthermore determined by the volumetric flow rate of the multiphase flow components such as liquid, oil, water and gas Q ^ ,, 0, Qw, Q g, the structures (16,18,19).

I když byl vynález popsán zejména k použiti pro směs oleje, vody a plynu, musí být pochopitelné, že princip vynálezu, jak je stanoven v připojených nárocích, je také použitelný pro jiné směsi.While the invention has been described in particular for use with an oil, water and gas mixture, it should be understood that the principle of the invention, as set out in the appended claims, is also applicable to other mixtures.

Dále, i když je v přikladu provedeni na obr. 1 znázorněno uspořádání úseků potrubí se zmenšujícími se plochami průřezu, při pohledu ve směru průtoku, může se použit opačné uspořádáni úseků potrubí, se zvětšujícími se plochami průřezu, při pohledu ve směru průtoku.Further, although the arrangement of the pipe sections with decreasing cross-sectional areas as viewed in the flow direction is shown in the exemplary embodiment of FIG. 1, the opposite arrangement of the pipe sections with increasing cross-sectional areas as viewed in the flow direction may be used.

Claims (24)

PATENTOVÉ NÁROKY vPATENT CLAIMS v tt* •tt * • « ··· • · •tt • · • · tt· • · · • tttt tt · • · tttt • tttt • tt ttttttttTt tt tt ttt ttt tttttttt 1. Způsob stanoveni průtokových rychlosti plynné a kapalné fáze průtoku vlcefázové směsi v potrubí, obsahujíc! následujíc! kroky:CLAIMS 1. A method for determining the flow rates of a gaseous and a liquid phase flow of a wise-phase mixture in a pipeline comprising: following! steps: a) nejdříve se změří skutečná rychlost (w) alespoň jedné fáze směsi v úseku (1) potrubí;a) first, the actual velocity (w) of at least one phase of the mixture in the pipe section (1) is measured; b) dále se změří akustická vodivost směsi v úseku (1) potrubí;b) further measuring the acoustic conductivity of the mixture in the pipe section (1); c) dále se stanov! objemová koncentrace (φ) plynné fáze směsi v úseku (1) potrubí, na základě naměřené akustické vodivosti směsi v úseku (1) potrubí;c) further determine the statutes! the volume concentration (φ) of the gas phase of the mixture in the pipe section (1), based on the measured acoustic conductivity of the mixture in the pipe section (1); d) dále se stanoví objemové průtokové rychlosti (Qg) plynné fáze a první složky (Q1) kapalné fáze a druhé složky (Q2) kapalné fáze (Qř) směsi, použitím hodnot uvedené skutečné rychlosti (w) a uvedené objemové koncentrace, vyznačující se tím, že s uvedeným úsekem potrubí, kterým je první úsek (1) potrubí:d) determining a volumetric flow rate (Qg) of a gas phase and a first component (Q1), a liquid phase and a second component (Q2) of liquid phase (Q R) of the mixture by using values of said real velocity (w) and said volume concentration, characterized in that said pipe section, which is the first pipe section (1): e) se vytvoří druhý úsek (2) potrubí, uspořádaný v jedné řadě s prvním úsekem (1) potrubí, přičemž první úsek (1) a druhý úsek (2) potrubí mají rozdílné průřezy, takže na spojení obou úseků (1, 2) dochází ke změně průtokové rychlosti směsi;e) forming a second conduit section (2) arranged in line with the first conduit section (1), the first conduit section (1) and the second conduit section (2) having different cross sections so that at the connection of the two sections (1, 2) there is a change in the flow rate of the mixture; f) dále se změří skutečná rychlost ve druhém úseku (2) potrubí;f) further measuring the actual velocity in the second pipe section (2); g) dále se změř! akustická vodivost směsi ve druhém úseku (2) potrubí;g) measure further! the acoustic conductivity of the mixture in the second conduit section (2); h) dále se stanoví objemová koncentrace (φ) plynné fáze ve druhém úseku (2) potrubí, na základě naměřené akustické vodivosti směsi ve druhém úseku (2) potrubí;h) further determining the volume concentration (φ) of the gas phase in the second pipe section (2), based on the measured acoustic conductivity of the mixture in the second pipe section (2); i) dále se stanoví objemová koncentrace (W) různých složek kapalné fáze směsi, na základě naměřené akustické vodivosti směsi alespoň v jednom úseku potrubí;i) further determining the volume concentration (W) of the various components of the liquid phase of the composition, based on the measured acoustic conductivity of the composition in at least one section of the pipeline; j) nakonec se stanoví hodnoty objemové průtokové rychlosti (Qg ,Qh Q1, Q2) použitím hodnot skutečné rychlosti (w) a objemových koncentrací získaných v kombinaci pro první úsek (1) a druhý úsek (2) potrubí.j) finally, the volumetric flow rate values (Q g , Q h Q1, Q2) are determined using the actual velocity (w) values and volumetric concentrations obtained in combination for the first section (1) and the second section (2) of the pipe. -30Upravený list-30Edited sheet 2. Způsob podle nároku 1,vyznačujíc! se 11 m, že se plocha (F4) průřezu prvního úseku (1) potrubí liší od plochy (F2) průřezu druhého úseku (2) potrubí, přičemž F2 = k Fí, kde k /1.Method according to claim 1, characterized in that: 11 m, wherein the cross-sectional area (F 4 ) of the first duct section (1) differs from the cross-sectional area (F 2 ) of the second duct section (2), where F 2 = k F 1 where k / 1. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že hodnota objemové průtokové rychlosti kapalné fáze se stanoví podle vzorce:Method according to claim 2, characterized in that the volume flow rate of the liquid phase is determined according to the formula: Q, = k / (k -1) F, [ w2 (1- <P2> - w, (1 - <p,)J kde νΐή, w2 je průměrná skutečná rychlost plynné fáze v prvním úseku (1) potrubí a respektive ve druhém úseku (2) potrubí, <Pi , <P2 je průměrná skutečná objemová koncentrace plynu ve směsi v prvním úseku (1) potrubí a respektive ve druhém úseku (2) potrubí, přičemž objemová průtoková rychlost plynné fáze se stanoví pomoci: Qfl=F1W'i φι nebo QB=F2w2 Φ2 objemová průtoková rychlost první složky kapalné fáze se stanov! pomoci:Q, = k / (k -1) F, [w 2 (1- <P2> - w, (1 - <p,)) where νΐή, w 2 is the average actual velocity of the gas phase in the first section (1) of the pipeline and respectively in the second pipe section (2), PiP1, P2 P2 is the average actual volume gas concentration in the mixture in the first pipe section (1) and in the second pipe section (2), respectively, the gas phase volume flow rate determined by: FL = F Q 1 or Q w'i φι B = F 2 w 2 Φ2 volume flow rate of the first component of liquid phase statutes! help: Qi = W Q, a objemová průtoková rychlost druhé složky kapalné fáze se stanoví pomocí:Qi = W Q, and the volumetric flow rate of the second liquid phase component is determined by: Q2=(1 -W)Q,Q 2 = (1 -W) Q 4. Způsob podle nároků 1až 3, vyznačujíc! se tím, že se rychlost (w) plynné fáze měří v rozdílných radiálních místech v každém z uvedených průřezů prvního úseku (1) potrubí a druhého úseku (2) potrubí, a naměřené hodnoty lokální rychlosti se pro každý průřez zprůměrují, k vytvoření hodnoty pro použití jako hodnota rychlosti ve výpočtech.Method according to claims 1 to 3, characterized in that: characterized in that the velocity (w) of the gaseous phase is measured at different radial points in each of said cross-sections of the first pipe section (1) and the second pipe section (2), and the measured local velocity values are averaged for each cross section use as speed value in calculations. 5. Způsob podle nároků 1 až4, vyzn a ču j I c í se t i m, že se5. A method according to any one of claims 1 to 4, wherein the process is carried out -31 • 0 0 · * ·*.-31 • 0 0 · * · *. • · * • · · *40 0·40 40 0 0 0 0 00· ► · · ’ · * » 0 *0 0 0 0 00 * ► 0 00 00·· koncentrace plynné fáze (φ) měří v rozdílných radiálních místech v každém z uvedených průřezů prvního úseku (1) potrubí a druhého úseku (2) potrubí, a naměřené hodnoty objemové koncentrace se pro každý průřez zprůměrují, k vytvoření hodnoty pro použití jako hodnota koncentrace ve výpočtech.00 00 ·· The gas phase concentration (φ) is measured at different radial locations at each of the cross-sections of the first pipe section (1) and the second pipe section (2), and the measured volumetric concentration values are averaged for each section to create a value for use as the concentration value in the calculations. 6. Způsob podle nároků 1až 5, vyznačující se t i m, že se tato měření provádějí za použití ultrazvukových snímačů.6. The method according to claims 1 to 5, wherein said measurements are made using ultrasonic sensors. 7. Způsob podle nároku 6, vy zn a £ u j I c í se t í m, že objemové koncentrace složek (W) kapalné fáze směsí stanoví za použití ultrazvukových snímačů, alespoň v jednom průřezu, alespoň v jednom úseku (1, 2) potrubí, a měřením doby průchodu ultrazvukových impulsů uvedenou směsi od uvedených snímačů.Method according to claim 6, characterized in that the volumetric concentrations of the components (W) of the liquid phase of the mixtures are determined using ultrasonic sensors, in at least one cross section, in at least one section (1, 2). and measuring the transit time of the ultrasonic pulses of said mixture from said sensors. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tfm.že objemové koncentrace složek plynné fáze (φ) směsi se stanov! za použiti ultrazvukových snímačů alespoň v jednom průřezu prvního úseku (1) potrubí a druhého úseku (2) potrubí, a měřením amplitudy ultrazvukových impulsů, procházejících uvedenou směsi od uvedených snímačů.Method according to claim 7, characterized in that the volumetric concentrations of the gas phase components (φ) of the mixture are determined. using ultrasonic transducers in at least one cross-section of the first conduit section (1) and the second conduit section (2), and measuring the amplitude of the ultrasonic pulses passing through said mixture from said transducers. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že rychlosti (w) fází směsi se stanoví za použití ultrazvukových snímačů alespoň v jednom průřezu prvního úseku (1) potrubí a druhého úseku (2) potrubí, a způsobem vzájemné korelace nebo autokorelačnim způsobem.Method according to claim 8, characterized in that the phase velocities (w) of the mixture are determined using ultrasonic transducers in at least one cross-section of the first conduit section (1) and the second conduit section (2), and by correlation or autocorrelation method. 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že rychlosti (w) fází směsí se stanoví za použití ultrazvukových snímačů alespoň v jednom průřezu prvního úseku (1) potrubí a druhého úseku (2) potrubí, •Method according to claim 9, characterized in that the phase velocities (w) of the mixtures are determined using ultrasonic sensors in at least one cross-section of the first pipe section (1) and the second pipe section (2). -32Upravený list • 4-32Edited sheet • 4 4 4 44 4 4 4 4 44 4 4 4 44 4 4 44 4 4· 44 a měřením Dopplerova kmitočtu ultrazvukových impulsů od snímačů.4 · 44 and measuring the Doppler frequency of the ultrasonic pulses from the sensors. 11. Způsob podle nároků 1,2,3,4,5, vyznačující se t f m, že měřeni se provádí za použiti snímačů elektrické vodivosti.11. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, wherein the measurement is performed using electrical conductivity sensors. 12. Způsob podle nároků 1,2, 3,4,5 , vy z n a č uj i c i se tim, že měřeni se provádí za použiti snimačů elektrické kapacity.Method according to claims 1, 2, 3, 4, 5, 5, characterized in that the measurement is carried out using electrical capacitance sensors. 13. Způsob podle nároků 1,2,3, 4,5, vyz n a č u j f c í se t i m, že měřeni se provádí za použiti optických snimačů.A method according to claims 1, 2, 3, 4, 5 or 5, characterized in that the measurement is carried out using optical sensors. 14. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tfm.že složkami kapalné fáze směsi jsou voda a olej.The method of claim 8, wherein the components of the liquid phase of the mixture are water and oil. 15. Zařízeni na stanoveni průtokových rychlosti plynné a kapalné fáze průtoku vfcefázové směsi v potrubí, vyznačující se tim, že obsahuje:15. Apparatus for determining the flow rates of the gaseous and liquid phases of the flow of a phase mixture in a pipeline, comprising: a) snímač (5) rychlosti, který je uspořádaný v úseku (1) potrubí, a který je připojen k obvodu pro měření skutečné rychlosti (w) alespoň jedné fáze směsi v úseku (1) potrubí;a) a speed sensor (5) arranged in the pipe section (1) and connected to a circuit for measuring the actual speed (w) of at least one phase of the mixture in the pipe section (1); b) snímač (6) akustické vodivosti, který je uspořádaný v úseku (1) potrubf, a který je připojen k obvodu pro měření akustické vodivosti směsi v úseku (1) potrubí a pro stanoveni objemové koncentrace (φ) plynné fáze směsi v úseku (1) potrubí, na základě naměřené akustické vodivosti směsi v úseku (1) potrubí;b) an acoustic conductivity sensor (6) arranged in the pipe section (1) and connected to a circuit for measuring the acoustic conductivity of the mixture in the pipe section (1) and for determining the volume concentration (φ) of the gas phase of the mixture 1) a pipe, based on the measured acoustic conductivity of the mixture in the pipe section (1); c) procesor, který je připojen k uvedenému obvodu pro stanoveni objemové průtokové rychlosti plynné fáze QflI a první a druhé složky Q1, Q2 kapalné fáze Q; směsi, použitím hodnot uvedené skutečné rychlosti (w) a uvedené objemové koncentrace, vyznačující se tím, žec) a processor which is connected to said circuit for determining the volumetric flow rate Q gas phase Fli and the first and second components Q1, Q2 of the liquid phase Q; mixtures, using the values of said actual velocity (w) and said volume concentration, characterized in that: -33Upravený list φ-33Edited sheet φ φφφ φφφφ φ φ · φ φ φ φφ •φ · φ φ φ φφ • φ φφ φ ·ΦΦ· uvedeným úsekem potrubí je první úsek (1) potrubí; přičemž zařízeni dále obsahuje:Said pipe section is a first pipe section (1); wherein the apparatus further comprises: d) druhý úsek (2) potrubí, který je uspořádán v jedné řadé s prvním úsekem (1) potrubí, přičemž první úsek (1) a druhý úsek (2) potrubí máji rozdílné průřezy, takže na spojeni obou úseků (1, 2) dochází ke změně průtokové rychlosti směsi;d) a second pipe section (2) which is arranged in line with the first pipe section (1), the first section (1) and the second pipe section (2) having different cross sections, so that at the connection of the two sections (1, 2) there is a change in the flow rate of the mixture; e) další snímač (5) rychlosti, který je uspořádaný ve druhém úseku (2) potrubí, a který je připojen k obvodu pro měření skutečné rychlosti (w) alespoň jedné fáze směsi ve druhém úseku (2) potrubí;e) a further velocity sensor (5) arranged in the second conduit section (2) and connected to a circuit for measuring the actual velocity (w) of at least one phase of the mixture in the second conduit section (2); f) další snímač (6) akustické vodivosti, který je uspořádaný ve druhém úseku (2) potrubí, a který je připojen k obvodu pro měřeni akustické vodivosti směsi ve druhém úseku (2) potrubí a pro stanoveni objemové koncentrace (φ) plynné fáze směsi ve druhém úseku (2) potrubí, na základě naměřené akustické vodivosti směsi ve druhém úseku (2) potrubí;f) another acoustic conductivity sensor (6) arranged in the second conduit section (2) and connected to a circuit for measuring the acoustic conductivity of the mixture in the second conduit section (2) and for determining the volume concentration (φ) of the gas phase of the mixture in the second conduit section (2), based on the measured acoustic conductivity of the mixture in the second conduit section (2); g) snímač (7) kapalné koncentrace, který je uspořádán v jednom (1) z uvedených úseků (1,2) potrubí, a který je připojen k dalšímu obvodu pro stanovení objemové koncentrace (W) různých složek kapalné fáze směsi na základě naměřené akustické vodivosti směsi v uvedeném úseku (1) potrubí; a přičemž procesor je připojen k dalšímu obvodu a je uspořádán pro použiti hodnot skutečné rychlosti (w) a objemových koncentraci získaných pro první a druhý úsek (1, 2) potrubí, v kombinaci pro stanovení objemových průtokových rychlosti Qg ,Qit Q1, Q2.g) a liquid concentration sensor (7) arranged in one (1) of said duct sections (1,2) and connected to another circuit for determining the volume concentration (W) of the various components of the liquid phase of the mixture based on the measured acoustic conductivity of the mixture in said conduit section (1); and wherein the processor is connected to another circuit and is arranged to use the actual velocity (w) and volume concentration values obtained for the first and second conduit sections (1, 2), in combination to determine the volumetric flow rates Q g , Q it Q1, Q2. . 16. Zařízení podle nároku 15, vyznačující se tím, že se v ném používají pro každý úsek (1,2) potrubí následující prostředky na měření lokálních průtokových vlastností alespoň jedné fáze uvedené směsi:Apparatus according to claim 15, characterized in that the following means for measuring the local flow properties of at least one phase of said mixture are used for each pipe section (1, 2): -34Upravený list ultrazvukový měřič rychlosti plynu na měřeni skutečné rychlosti (w) plynu uvedené směsi, založený na korelačním způsobu nebo na Dopplerově způsobu, ultrazvukový měřič objemové koncentrace plynu , ultrazvukový měřič objemových koncentrací kapalných složek.Modified sheet ultrasonic gas velocity meter for measuring the actual gas velocity (w) of said composition, based on the correlation method or Doppler method, ultrasonic gas concentration meter, ultrasonic gas concentration meter of the liquid components. 17. Zařízeni podle nároku 15, vy z n a č u j I c I se 11 m, že jsou vněm použity měřiče se snímači elektrické kapacity nebo elektrické vodivosti, na měřeni lokálních průtokových vlastností alespoň jedné fáze uvedené směsi.17. The apparatus of claim 15 wherein meters with electrical capacitance or electrical conductivity sensors are used therein to measure the local flow properties of at least one phase of said mixture. 18. Zařízeni podle nároku 15, vyznačujíc! se tím, že je v něm použit pro každý úsek (1, 2) potrubí měřič gama na stanoveni objemové koncentrace plynu.Device according to claim 15, characterized in that: The method of claim 1, wherein a gamma meter is used for each pipe section (1, 2) to determine the gas volume concentration. 19. Zařízeni podle nároku 15, vyznačující se tím, že je v něm použit pro každý úsek (1, 2) potrubí vertikálně uspořádaný přístroj na stanoveni objemové koncentrace plynu pomoci měřeni rozdílu statických tlaků.Apparatus according to claim 15, characterized in that for each pipe section (1, 2) a vertically arranged device for determining the volumetric gas concentration is used by measuring the difference in static pressures. 20. Zařízení podle nároků 15,16,17, vy z n a č u j I c í se 11 m, že je vněm měřičem rychlosti plynu měřena rychlost (iv) plynné fáze v rozdílných radiálních místech v každém z uvedených průřezů prvního úseku (1) potrubí a druhého úseku (2) potrubí, a naměřené hodnoty lokálni rychlosti jsou pro každý průřez zprůměrovány, k vytvoření hodnoty pro použiti jako hodnota rychlosti ve výpočtech.Device according to claims 15, 16, 17, characterized in that the gas velocity meter (iv) is measured outside the gas velocity meter at different radial locations in each of said cross-sections of the first conduit section (1) and a second conduit section (2), and the measured local velocity values are averaged for each cross-section to produce a value for use as a velocity value in the calculations. 21. Zařízení podle nároků 15,16,17, vyz n a č uj í c i se tím, že je vněm měřičem objemové koncentrace plynu měřena koncentrace21. Apparatus according to claims 15, 16, 17, characterized in that the gas volumetric concentration meter measures the -35Upravený list plynné fáze (φ) v rozdílných radiálních místech v každém z uvedených průřezů prvního úseku (1) potrubí a druhého úseku (2) potrubí, a naměřené hodnoty koncentrace jsou pro každý průřez zprůměrovány, k vytvoření hodnoty pro použiti jako hodnota koncentrace ve výpočtech.-35The modified vapor phase sheet (φ) at different radial locations in each of said cross-sections of the first pipe section (1) and the second pipe section (2), and the measured concentration values are averaged for each cross section to produce a value for use as the concentration value in calculations. 22. Zařízení podle nároků 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, vy z n a č u j I c I se t í m, že se plocha (F0 průřezu prvního úseku (1) potrubí liší od plocha (F2) průřezu druhého úseku (2) potrubí, přičemž F2 = k F> , kde k *1.Device according to claims 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, characterized in that the cross-sectional area (F0) of the first pipe section (1) differs from the cross-sectional area (F 2 ) cross section of the second pipe section (2), where F 2 = k F>, where k * 1. 23. Zařízení podle nároků 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, vyznačující se t i m, že obsahuje procesor na výpočet hodnoty objemové průtokové rychlosti kapalné fáze podle vzorce:23. The apparatus of claim 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, comprising a processor for calculating the volume flow rate of the liquid phase according to the formula: Q, = k/ (k-1) F1 [ w2 (1- φ2) - iv, (1 - φι)] kde w2 je průměrná skutečná rychlost plynné fáze v prvním úseku (1) potrubí a respektive ve druhém úseku (2) potrubí, φι . Φ2 je průměrná skutečná objemová koncentrace plynu ve směsi v prvním úseku (1) potrubí a respektive ve druhém úseku (2) potrubí; na výpočet objemové průtokové rychlosti plynné fáze podle vzorců:Q, = k / (k-1) F 1 [w 2 (1- φ 2 ) - iv, (1 - φι)] where w 2 is the average actual velocity of the gaseous phase in the first pipe section (1) and in the second section respectively pipe section (2), φι. Je2 is the average actual volume concentration of gas in the mixture in the first pipe section (1) and in the second pipe section (2), respectively; to calculate the gas flow volume flow rate according to the formulas: Gg=Fiw1<p1 nebo Qfl-F2w2<p2 na výpočet objemové průtokové rychlosti první složky kapalné fáze podle vzorce:G g = Fiw 1 <p 1 or Q fl -F 2 w 2 <p 2 to calculate the volumetric flow rate of the first liquid phase component according to the formula: Q, = WQ, a na výpočet objemové průtokové rychlosti druhé složky kapalné fáze podle vzorce:Q, = WQ, and to calculate the volumetric flow rate of the second liquid phase component according to the formula: Q2=(1 -W)Q/ • * •Φ • · * · • · · · • · * ·» ·· · · · « * · ' ♦ · • · · »ι ····Q 2 = (1 -W) Q / * · · · * * * · * * * ι ι ι ι ι ι -36Upravený list-36Edited sheet 24. Zařízení podle nároků 15,16,17, 18,19,20,22,23, vyznačující se t i m, že snímanými složkami kapalné fáze vicefázového průtoku jsou voda a olej.24. The apparatus of claims 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 23 wherein the sensed components of the multi-phase flow liquid phase are water and oil.
CZ20022958A 2000-03-09 2001-03-05 Simultaneous determination of multiphase flow rates and concentrations CZ298873B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/NL2000/000159 WO2001067050A1 (en) 2000-03-09 2000-03-09 Simultaneous determination of multiphase flowrates and concentrations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20022958A3 true CZ20022958A3 (en) 2003-01-15
CZ298873B6 CZ298873B6 (en) 2008-02-27

Family

ID=19760678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20022958A CZ298873B6 (en) 2000-03-09 2001-03-05 Simultaneous determination of multiphase flow rates and concentrations

Country Status (18)

Country Link
US (1) US6658944B2 (en)
EP (1) EP1261846B8 (en)
JP (1) JP4800543B2 (en)
KR (1) KR100808729B1 (en)
CN (1) CN1217161C (en)
AT (1) ATE242872T1 (en)
AU (2) AU3334800A (en)
CA (1) CA2393727C (en)
CZ (1) CZ298873B6 (en)
DE (1) DE60100360T2 (en)
DK (1) DK1261846T3 (en)
EA (1) EA003869B1 (en)
ES (1) ES2201033T3 (en)
HK (1) HK1052549A1 (en)
IL (2) IL151612A0 (en)
NO (1) NO325636B1 (en)
PT (1) PT1261846E (en)
WO (2) WO2001067050A1 (en)

Families Citing this family (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NZ519503A (en) * 2002-06-12 2005-02-25 Sensortec Ltd Flow meter, for liquid/gas with emitter/detector arranged about conduit in opposing positions
NO323247B1 (en) * 2003-12-09 2007-02-12 Multi Phase Meters As Method and flow meter for determining the flow rates of a multiphase mixture
WO2006025725A1 (en) * 2004-08-31 2006-03-09 Stichting Voor Fundamenteel Onderzoek Der Materie Method of determining a parameter representing an acoustic property of a material
GB0428547D0 (en) 2004-12-31 2005-02-09 Euroflow Uk Ltd Methods and apparatus for observing vessel contents
GB0428545D0 (en) * 2004-12-31 2005-02-09 Euroflow Uk Ltd Flow methods and apparatus for detection in conduits
US20080288181A1 (en) * 2005-04-26 2008-11-20 Guillermo Amarfil Lucero Multiphase flow meter and data system
US20060247869A1 (en) * 2005-04-26 2006-11-02 Lucero Guillermo A Multiphase flow meter and data system
DE102005024134A1 (en) * 2005-05-23 2007-01-11 Endress + Hauser Flowtec Ag Method for determining and / or monitoring a process variable
DE102006050357A1 (en) * 2006-10-25 2008-05-08 Siemens Ag Method and apparatus for determining the gas composition in a tank
US8360635B2 (en) * 2007-01-09 2013-01-29 Schlumberger Technology Corporation System and method for using one or more thermal sensor probes for flow analysis, flow assurance and pipe condition monitoring of a pipeline for flowing hydrocarbons
GB0707129D0 (en) * 2007-04-13 2007-05-23 Bioinnovel Ltd Fermenter monitor
CN101680859B (en) * 2007-05-31 2013-01-02 帝人制药株式会社 Ultrasonic gas concentration measuring method and device using the same
EP2191243A2 (en) * 2007-09-18 2010-06-02 Schlumberger Technology B.V. Multiphase flow measurement
CN101255791B (en) * 2008-04-09 2011-05-25 浙江大学 Apparatus for measuring flow of oil gas water multiphase flow
CN101280680B (en) * 2008-05-23 2012-06-27 安东石油技术(集团)有限公司 Three-phase flow measuring device
DE102008036215B4 (en) * 2008-08-02 2010-09-02 Dae Systems Gmbh Device for controlling the pressure and / or volume flow of a fluid
US7950451B2 (en) * 2009-04-10 2011-05-31 Bp Corporation North America Inc. Annulus mud flow rate measurement while drilling and use thereof to detect well dysfunction
US8340791B2 (en) * 2009-10-01 2012-12-25 Rosemount Inc. Process device with sampling skew
US8230934B2 (en) * 2009-10-02 2012-07-31 Baker Hughes Incorporated Apparatus and method for directionally disposing a flexible member in a pressurized conduit
US8322228B2 (en) * 2009-12-11 2012-12-04 Schlumberger Technology Corporation Method of measuring flow properties of a multiphase fluid
DE102010001646A1 (en) * 2010-02-05 2011-08-11 Endress + Hauser Flowtec Ag Flow meter for use in measuring system to measure e.g. temperature of carbon dioxide in laboratory, has data processing unit computing amount flow of mass flow and generating signal based on determined amount flow of component of medium
MD20100049A2 (en) * 2010-04-13 2011-11-30 Николае БЕЛДИМАН Device for measuring the fluid flow rate in the transport pipeline
US8536883B2 (en) 2010-04-29 2013-09-17 Schlumberger Technology Corporation Method of measuring a multiphase flow
TWI400444B (en) * 2010-08-13 2013-07-01 Tatung Co Ultrasonic phase-shift detection device
NL2005886C2 (en) * 2010-12-21 2012-06-25 Nest Internat N V Device and method for determining a flow velocity of a fluid or a fluid component in a pipeline.
US8701461B2 (en) * 2011-02-22 2014-04-22 Southern Methodist University Calibration tube for multiphase flowmeters
US8839856B2 (en) 2011-04-15 2014-09-23 Baker Hughes Incorporated Electromagnetic wave treatment method and promoter
CN102401674B (en) * 2011-08-26 2013-04-24 中国农业大学 Automatic measurement system for water and soil loss of slop surface area
CN103123294B (en) * 2011-11-21 2015-09-30 中国海洋石油总公司 A kind of method differentiating multiphase flow pattern
GB2496863B (en) * 2011-11-22 2017-12-27 Zenith Oilfield Tech Limited Distributed two dimensional fluid sensor
US8511424B2 (en) 2011-12-08 2013-08-20 General Electric Company Acoustic waveguide assemblies
DE102012103307A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 Wilhelm Hedrich Vakuumanlagen Gmbh & Co. Kg Method and device for checking gas leaks in casting resin plants
RU2503929C1 (en) * 2012-06-13 2014-01-10 Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод им. П.И. Пландина" (ОАО "АПЗ") Method of simultaneous detection of flow rates of liquid and gas phases of flow of gas liquid mixture
RU2510489C2 (en) * 2012-06-19 2014-03-27 Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина" (ОАО "АПЗ") Method of simultaneous definition of flow rates of gas mix fluid and gas flow phases (versions)
RU2559858C2 (en) * 2012-09-25 2015-08-20 Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина" Method for simultaneous determination of flow rates and concentrations of components of multiphase mixture with self-check function (versions), and intelligent measurement system for its implementation
KR101334939B1 (en) * 2012-12-03 2013-11-29 한국기계연구원 Multiphase flow generating device
DE102013100158A1 (en) 2012-12-21 2014-07-10 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Device for determining or monitoring a process variable of a medium in a pipeline
US10088590B2 (en) * 2013-04-04 2018-10-02 Los Alamos National Security, Llc Methods for measuring properties of multiphase oil-water-gas mixtures
CN104142366A (en) * 2013-05-09 2014-11-12 中科隆声(北京)科技有限责任公司 Moisture content online detection method of oil pipelines by acoustic detection technology
CN103454344B (en) * 2013-06-04 2014-08-13 武汉四方光电科技有限公司 Device and method for simultaneously measuring components and flow of methane
RU2530453C1 (en) * 2013-07-05 2014-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Multiphase liquid monitor
RU2530459C1 (en) * 2013-07-05 2014-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Multiphase liquid monitor
US9711709B2 (en) * 2013-08-08 2017-07-18 General Electric Company Transducer systems
AU2014364155B2 (en) * 2013-12-13 2017-03-02 Krohne Ag Method of interpreting NMR signals to give multiphase fluid flow measurements for a gas/liquid system
US10422673B2 (en) 2014-04-01 2019-09-24 Saudi Arabian Oil Company Flow regime identification of multiphase flows by face recognition Bayesian classification
US9424674B2 (en) 2014-04-01 2016-08-23 Saudi Arabian Oil Company Tomographic imaging of multiphase flows
US10088347B2 (en) 2014-04-01 2018-10-02 Saudi Arabian Oil Company Flow data acquisition and telemetry processing system
US9989387B2 (en) 2014-04-01 2018-06-05 Saudi Arabian Oil Company Flow data acquisition and telemetry processing systems
US9243942B2 (en) * 2014-04-01 2016-01-26 Saudi Arabian Oil Company Flow line mounting arrangement for flow system transducers
US9404781B2 (en) 2014-04-01 2016-08-02 Saudi Arabian Oil Company Multiphase metering with ultrasonic tomography and vortex shedding
US20150377667A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-31 Saudi Arabian Oil Company Virtual multiphase flow metering and sand detection
CN104458904B (en) * 2014-12-08 2017-03-15 北京航空航天大学 A kind of detection means of the pipe with small pipe diameter air-flow two phase flow for spacecraft propulsion agent filling
CN105756676A (en) * 2015-11-19 2016-07-13 天津大学 Method for measuring gas holdup of oil-gas-water three-phase flow by transmission-type ultrasonic sensor
CN105275450B (en) * 2015-11-19 2018-03-06 天津大学 Oil-gas-water three-phase flow flow parameter acoustoelectric sensor combination measurement method
CN105547413B (en) * 2015-12-10 2018-10-02 山西铭石煤层气利用股份有限公司 A kind of gas pipeline hydrops monitoring system and its monitoring method with blimp
CN105571675B (en) * 2015-12-10 2018-12-14 徐州辛辛那提新型材料有限公司 A kind of gas pipeline safety monitoring system and its monitoring method
CN105547414B (en) * 2015-12-10 2018-12-14 徐州辛辛那提新型材料有限公司 A kind of gas pipeline monitoring system and its monitoring method
CN105403288B (en) * 2015-12-10 2018-09-18 新兴中燃城市燃气发展有限公司 A kind of gas pipeline hydrops monitoring system and its monitoring method
WO2017214729A1 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Hifi Engineering Inc. Method of estimating flowrate in a pipeline
CN106593408A (en) * 2016-12-14 2017-04-26 中国石油天然气股份有限公司 Obtaining method and device of oil well flowing speed
WO2018170323A1 (en) * 2017-03-16 2018-09-20 Chevron U.S.A. Inc. Fluid characterization using acoustics
US10126155B1 (en) * 2017-08-25 2018-11-13 Saudi Arabian Oil Company Multi-layer flow and level visualizer
RU2662738C1 (en) * 2017-09-13 2018-07-30 АО "Сигма-Оптик" Method of solid inclusions and moisture drops rates levels change monitoring in the gas stream in the pipeline
CN108759951B (en) * 2018-04-27 2020-03-10 毛桦 Method and device for measuring crude oil/natural gas/water three-phase flow on line
CN109188016B (en) * 2018-08-28 2020-05-05 天津大学 Acoustic-electric bimodal measurement method for phase-splitting flow velocity of oil-gas-water three-phase flow
CN110361439A (en) * 2019-08-07 2019-10-22 北京软通智慧城市科技有限公司 Gas concentration measuring apparatus and its control method
JP2021071307A (en) * 2019-10-29 2021-05-06 オムロン株式会社 Propagation time measuring device
CN112808051B (en) * 2019-11-18 2022-07-05 中国石油天然气股份有限公司 Mixer and flowmeter calibration method
US11118452B1 (en) 2020-05-04 2021-09-14 Saudi Arabian Oil Company Multiphase flowmeters and related methods for oil and gas applications
US10983513B1 (en) 2020-05-18 2021-04-20 Saudi Arabian Oil Company Automated algorithm and real-time system to detect MPFM preventive maintenance activities
CN111537137B (en) * 2020-05-19 2021-09-14 天津中材工程研究中心有限公司 Static pressure measurement method for dust-containing gas pipeline
FR3112389B1 (en) 2020-07-10 2024-03-01 Rheawave Tubular sleeve for measuring the viscoelasticity of a product to be analyzed.
CN115855183B (en) * 2022-11-29 2024-04-23 广州世品环保科技股份有限公司 Method and system for measuring outlet hydrocarbon of VRU device

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4236406A (en) * 1978-12-11 1980-12-02 Conoco, Inc. Method and apparatus for sonic velocity type water cut measurement
JPS6057215A (en) * 1983-09-08 1985-04-03 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Slurry quantity measuring device
JPH0660834B2 (en) * 1987-09-02 1994-08-10 株式会社日立製作所 Method and apparatus for measuring powder flow rate by sound wave transmission time
FR2647549B1 (en) * 1989-05-23 1993-06-18 Inst Francais Du Petrole METHOD AND DEVICE FOR MEASURING QUALITIES OF A POLYPHASIC FLUID
US5099697A (en) * 1990-04-02 1992-03-31 Agar Corporation Ltd. Two and three-phase flow measurement
GB2280267B (en) * 1991-03-21 1995-05-24 Halliburton Co Device for sensing fluid behaviour
GB9109074D0 (en) 1991-04-26 1991-06-12 Shell Int Research A method and apparatus for measuring the gas and the liquid flowrate and the watercut of multiphase mixtures of oil,water and gas flowing through a pipeline
JP2733717B2 (en) * 1991-07-29 1998-03-30 九州電力株式会社 Two-phase flow meter
GB9122210D0 (en) * 1991-10-18 1991-11-27 Marconi Gec Ltd Method for measurement of the gas and water content in oil
DE9315661U1 (en) * 1993-10-14 1994-02-24 Alfred Herzog Fa Cookware with an aluminum base plate
FR2720498B1 (en) * 1994-05-27 1996-08-09 Schlumberger Services Petrol Multiphase flowmeter.
US5576495A (en) * 1995-10-23 1996-11-19 The Babcock & Wilcox Company Two phase flow meter
DE19632529A1 (en) * 1996-08-13 1998-02-19 Peter Dipl Ing Tillack Measurement of gas component in multi-phase fluid
FR2756377B1 (en) * 1996-11-22 1999-02-05 Schlumberger Services Petrol METHOD AND DEVICE FOR STUDYING THE PROPERTIES OF A MULTIPHASIC PRESSURE FLUID, SUCH AS AN OIL FLUID, FLOWING IN A PIPELINE
US6382032B1 (en) * 1997-05-14 2002-05-07 Southwest Research Institute Apparatus and method for measuring flow of gas with entrained liquids
JPH11125547A (en) * 1997-10-22 1999-05-11 Japan National Oil Corp Method for measuring flow rate of each fluid of multiphase fluid, and flowmeter for multiphase fluid
US6343516B1 (en) * 1998-01-16 2002-02-05 Texaco Inc. Multiphase flow sampling using an autotraversing sample probe
RU2126143C1 (en) * 1998-03-02 1999-02-10 Мельников Владимир Иванович Ultrasonic flowmeter of components of multiphase medium
RU2138023C1 (en) * 1998-03-02 1999-09-20 Мельников Владимир Иванович Process determining flow rate of components of multiphase medium
US6155102A (en) * 1998-08-06 2000-12-05 Alberta Research Council Method and apparatus for use in determining a property of a multiphase fluid

Also Published As

Publication number Publication date
DE60100360T2 (en) 2004-05-13
AU2001241281A1 (en) 2001-09-17
US6658944B2 (en) 2003-12-09
WO2001067050A1 (en) 2001-09-13
EP1261846B1 (en) 2003-06-11
IL151612A0 (en) 2003-04-10
CZ298873B6 (en) 2008-02-27
ES2201033T3 (en) 2004-03-16
NO20022700D0 (en) 2002-06-06
CA2393727C (en) 2004-04-27
WO2001067051A1 (en) 2001-09-13
AU3334800A (en) 2001-09-17
PT1261846E (en) 2003-10-31
IL151612A (en) 2007-06-17
WO2001067051A9 (en) 2002-08-15
CN1217161C (en) 2005-08-31
CN1427948A (en) 2003-07-02
HK1052549A1 (en) 2003-09-19
JP4800543B2 (en) 2011-10-26
EA200200632A1 (en) 2002-12-26
CA2393727A1 (en) 2001-09-13
KR20020092979A (en) 2002-12-12
DE60100360D1 (en) 2003-07-17
KR100808729B1 (en) 2008-02-29
EP1261846A1 (en) 2002-12-04
NO20022700L (en) 2002-09-03
NO325636B1 (en) 2008-06-30
ATE242872T1 (en) 2003-06-15
JP2003526101A (en) 2003-09-02
EA003869B1 (en) 2003-10-30
DK1261846T3 (en) 2003-09-01
EP1261846B8 (en) 2003-10-01
US20030051558A1 (en) 2003-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20022958A3 (en) Simultaneous determination of multiphase flow rates and concentrations
US7636639B2 (en) Fluid motion and composition analysis device and method
Lynnworth et al. Ultrasonic flowmeters: Half-century progress report, 1955–2005
EP1585944B1 (en) Apparatus and method using an array of ultrasonic sensors for determining the velocity of a fluid within a pipe
US6067861A (en) Method and apparatus for ultrasonic doppler velocimetry using speed of sound and reflection mode pulsed wideband doppler
EP1515124A2 (en) Method and system for analyzing a two-phase flow
Moeini et al. Effect of acoustic Doppler velocimetry sampling frequency on statistical measurements of turbulent axisymmetric jets
US6405603B1 (en) Method for determining relative amounts of constituents in a multiphase flow
Kazemi et al. Effect of acoustic Doppler velocimeter sampling volume size on measurements of turbulence
CN104568375A (en) Non-intrusive measuring device and method for slug flow parameter
WO2002077635A2 (en) Method for determining relative amounts of constituents in a multiphase flow
CN206291930U (en) A kind of ultrasonic wave mass flowmenter
Dixon et al. Clamp-on measurements of fluid flow in small-diameter metal pipes using ultrasonic guided waves
Waluś Mathematical modelling of an ultrasonic flowmeter primary device
Vidyarthia et al. Ultrasonic transit-time flowmeters for pipes: A short review
Mansfeld et al. Improving interference immunity of ultrasonic gas flowmeters with clamp-on probes
Drenthen Acoustic discharge measuring devices
CN106768104A (en) A kind of ultrasonic wave mass flowmenter
RU2313068C2 (en) Mode of measuring gas consumption in main pipelines and an arrangement for its execution
Loosemore et al. A new ultrasonic flowmeter
França et al. Ultrasonic Measurement of Liquid Flow at Elevated Temperature
HAsHeMIA et al. Cross-Correlation Flowmetering
González-Castro et al. Uncertainty of index-velocity measurements at culverts
Rossi Error analysis based development of a bubble velocity measurement chain
Kielczynski et al. Recent developments in ultrasonic devices for monitoring critical parameters in Canadian nuclear reactors

Legal Events

Date Code Title Description
MK4A Patent expired

Effective date: 20210305